不銹鋼高溫氧化性質(zhì)

1、高溫下，不銹鋼的氧化性能受到很大的影響，其氧化層有結(jié)構(gòu)性的變化一、氧化膜；不銹鋼在室溫情況下，表面只生成Fe3O4Fe203t目二層結(jié)構(gòu)，當(dāng)溫度570度時(shí)，生成FeO層，所以高溫環(huán)境，表面氧化膜為三層結(jié)構(gòu)。從高溫冷卻回的過(guò)程：FeO要分解，氧化皮層中有相變。膜內(nèi)部電子環(huán)境考慮：陽(yáng)離子空位：P型半導(dǎo)體如FeO,Fe3O4膜陰離子空位：N型半導(dǎo)體如Fe2O3膜過(guò)程解釋：氧化過(guò)程的主要是氧離子和鐵離子(合金元素形成的離子)在氧化層中的擴(kuò)散，同時(shí)也是電子傳導(dǎo)過(guò)程。這個(gè)氧化腐蝕的過(guò)程，本質(zhì)上也是一個(gè)電化學(xué)腐蝕過(guò)程。這也是不銹鋼和耐熱鋼在理論上的共同基礎(chǔ)。實(shí)際工件表面的氧化層，還有以下性質(zhì)：通過(guò)對(duì)氧化物體

2、積和被氧化物體積的比較，判斷氧化膜是否覆蓋工件表面；例：V(FeO):V(Fe)=1.77;V(Fe3O4):V(Fe)=2.09FeExQ2e-l202通過(guò)Fm空位e通過(guò)陽(yáng)離子空也通過(guò)O-空位電子空位P 導(dǎo)體電子空位P導(dǎo)也過(guò)剌電子N 導(dǎo)體V(Fe2O3):V(Fe)=2.14判定：大于1說(shuō)明可以覆蓋表面，考慮體積，比值，層與層的應(yīng)力,可以推斷出容易起皮。生成的氧化物結(jié)晶結(jié)構(gòu)和致密性；和基體金屬的結(jié)合。二、氧化速度；氧化速度主要取決于化學(xué)反應(yīng)的速度和擴(kuò)散的速度，溫度的升高，化學(xué)反應(yīng)的速度和擴(kuò)散速度將增加，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)和膜的的增厚或膜的致密性的提高而減慢，因此氧化速度可有下列三種情況：1）氧化

3、膜不完整、不連續(xù)時(shí)，像氧化物比體積小的鎂、鉀、鈣等，他們的氧化膜增厚和時(shí)間的關(guān)系是樣：y=Kt+A；2）氧化膜是覆蓋在金屬表面的，膜層中可以進(jìn)行離子擴(kuò)散。像鐵、鉆、鉆、鍥、銅等的氧化膜。膜層增厚的關(guān)系：y*y=kt+A;3）膜不僅覆蓋金屬表面，而且膜層中離子擴(kuò)散困難。像銘、鋁、硅等的氧化膜。膜層增厚為：y=lnKt（STS表面膜的狀態(tài)的解釋）三、提高鋼氧化性能的途徑。.加入合金元素降低氧化膜中的擴(kuò)散；加入合金元素，提高氧化膜的穩(wěn)定性；.加入合金元素，形成致密，穩(wěn)定的合金氧化膜。高溫下工作的鋼件（包含STS,由于氧化有自發(fā)的趨勢(shì)，氧化是一定要發(fā)生的。但是如前所述，氧化的速度，繼續(xù)氧化問(wèn)題是可以改

4、變和控制的，通過(guò)加入合金元素，改變氧化膜層的傳導(dǎo)性，降低氧化膜中的擴(kuò)散，提高氧化膜的穩(wěn)定性；形成致密穩(wěn)定的合金元素氧化膜，提高膜的保護(hù)性，從而提高鋼（STS鋼）的抗氧化性。（空氣中的考慮）四、在高溫下不同環(huán)境下的腐蝕考慮（STS加入合金元素后，基體金屬（A）、合金元素（B）在氧化時(shí)可能出現(xiàn)三種情況：1.形成A氧化物中有B離子2.形成的B的氧化物中含有A離子；A,B各自形成氧化物。在P型半導(dǎo)體（金屬離子空位）加入低價(jià)合金元素離子；如NiO的氧化膜中溶進(jìn)一些一價(jià)Li離子，所以Ni+通過(guò)空位的傳導(dǎo)性減弱。在N型半導(dǎo)體（陰離子空位）加入較高價(jià)的合金元素離子；這樣會(huì)導(dǎo)致陰離子空位的降低，使氧離子傳導(dǎo)削弱

5、，鋼的抗氧化性也將提高。加入合金元素，提高氧化膜的穩(wěn)定性合金元素氧化物按點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、離子半徑、電負(fù)性的條件的不同，穩(wěn)定性不同。Cr、Al、Si的氧化物點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)接近Fe3O4它們的離子半徑比鐵小， 易穩(wěn)定密度大的Fe3O4縮小FeO形成溫度。MnCu的離子半徑大于鐵， 易溶于疏松的FeQ他們是FeO的穩(wěn)定劑， 擴(kuò)大FeO的相區(qū)，降低FeO形成溫度。合金元素對(duì)FeO共析溫度的影響合金成分合金成分1.03%CrL5%CrL14%Si腹中出現(xiàn)F&下限溢度570JR600650750800B50STS上的解釋：在Cr、Ti、Al含量高時(shí)，F(xiàn)eO相區(qū)會(huì)消失。加入合金元素，形成致密，穩(wěn)定的合金氧化膜當(dāng)鋼中加入合金元素Cr、Ti、Al、Si時(shí)，則在氧化的過(guò)程中，由于鐵離子的消耗，而銘、鋁、硅等氧化物的穩(wěn)定，會(huì)使氧化物的底層逐漸富集為穩(wěn)定的氧化物的膜層，形成以Cr2O3Al2O3、SiO2為主的氧化膜，這類氧化膜形成時(shí)，鐵，氧通過(guò)膜的擴(kuò)散嚴(yán)重受阻，氧化性顯著提高。條件：高溫570度從左到右:A.純鐵B.12.23%CrC.25%Crw1口&-30YQ5-50-60-70Hour&ofcyclk;exposureal15minhtating,5mincooUn)GGWmwoH