不銹鋼高溫氧化性質

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

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Fm空位e通過陽離子空也通過O-空位電子空位P 導體電子空位P導也過剌電子N 導體V(Fe2O3):V(Fe)=2.14判定：大于1說明可以覆蓋表面，考慮體積，比值，層與層的應力,可以推斷出容易起皮。生成的氧化物結晶結構和致密性；和基體金屬的結合。二、氧化速度；氧化速度主要取決于化學反應的速度和擴散的速度，溫度的升高，化學反應的速度和擴散速度將增加，隨著時間的延長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，像氧化物比體積小的鎂、鉀、鈣等，他們的氧化膜增厚和時間的關系是樣：y=Kt+A；2）氧化膜是覆蓋在金屬表面的，膜層中可以進行離子擴散。像鐵、鉆、鉆、鍥、銅等的氧化膜。膜層增厚的關系：y*y=kt+A;3）膜不僅覆蓋金屬表面，而且膜層中離子擴散困難。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，氧化是一定要發(fā)生的。但是如前所述，氧化的速度，繼續(xù)氧化問題是可以改

4、變和控制的，通過加入合金元素，改變氧化膜層的傳導性，降低氧化膜中的擴散，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型半導體（金屬離子空位）加入低價合金元素離子；如NiO的氧化膜中溶進一些一價Li離子，所以Ni+通過空位的傳導性減弱。在N型半導體（陰離子空位）加入較高價的合金元素離子；這樣會導致陰離子空位的降低，使氧離子傳導削弱

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陣結構、離子半徑、電負性的條件的不同，穩(wěn)定性不同。Cr、Al、Si的氧化物點陣結構接近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， 擴大FeO的相區(qū)，降低FeO形成溫度。合金元素對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，F(xiàn)eO相區(qū)會消失。加入合金元素，形成致密，穩(wěn)定的合金氧化膜當鋼中加入合金元素Cr、Ti、Al、Si時，則在氧化的過程中，由于鐵離子的消耗，而銘、鋁、硅等氧化物的穩(wěn)定，會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，鐵，氧通過膜的擴散嚴重受阻，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