300M钢的高温氧化行为

发布时间：2021-06-07 09:11

　　研究了300M钢在700¹200℃高温下的氧化行为,利用扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪等手段观察分析了氧化层的表面形貌、微观组织结构成分,并结合氧化动力学曲线,分析了300M钢在700¹200℃高温氧化的氧化机理。研究结果表明,300M钢在700¹200℃的氧化遵循抛物线规律。高温条件下其氧化皮为典型的3层结构,即内氧化层、中间氧化层及外氧化层,中间氧化层又分为多孔层和疏松层。当氧化温度为1200℃时,Fe O层晶粒内部的合金化元素Si、Cr等快速聚集并形成粗大的氧化物,此时Fe O层完全失去抗氧化作用,氧化速率急剧加快。 

【文章来源】：金属热处理. 2020,45(11)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

300M钢的ln KT与1/T的关系曲线

图1为300M钢经700、800、900、1000、1100和1200℃处理5 h的氧化动力学曲线。可看出，300M钢在不同温度氧化时，单位面积氧化增量和氧化时间t之间基本呈抛物线关系。由图1和表2可知，当氧化温度为700～800℃时，氧化速率慢，氧化增量小。当氧化温度达到900℃以上时，氧化速率迅速加快，氧化增量明显增加。当氧化温度为1000℃的时候，氧化增量也急剧增大。而在1000～1100℃，氧化速率增长相对较为平稳，当氧化温度达到1200℃时，氧化速率再一次急剧加快，呈指数型增长趋势。可以看出，在氧化初期300M钢氧化速率较大，随着时间延长，氧化速率逐渐减小，在相同时间内试样的氧化增量随温度的升高而增大。且在900、1000和1200℃时，氧化增量突然急剧增大，这表明此时的氧化机理发生了变化。氧化动力学曲线呈现的抛物线规律表明合金在氧化的不同阶段具有不同的特点。氧化初期，氧化膜的形成以O在金属表面的物理、化学吸附为主，合金表面的晶界、位错等缺陷处成为氧化物优先形核位置，氧化物生长速度快。这是由于此时合金表面尚未形成完整的氧化膜，或者生成的氧化膜比较薄，保护性较差，尚不具备阻挡扩散的作用，氧化速率受界面反应机制控制，属于氧化膜形成期[10-11]。根据Wagner理论，氧化动力学曲线符合抛物线规律表明，金属或合金的氧化速率受正、负离子通过氧化膜的传输速度来控制。其抛物线规律[12-13]可以表示为公式(1):

在不同温度下氧化不同时间试样表面氧化皮的宏观形貌

【参考文献】：
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本文编号：3216301