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新型Cr22经济型双相不锈钢高温氧化行为研究
摘要
本论文通过对新型Cr22经济型双相不锈钢在高温氧化环境中的研究，分析了其高温氧化行为，并探讨了影响高温氧化的因素。通过SEM、XRD等分析手段，确定了在高温氧化环境中，该不锈钢表面出现了氧化物膜，并成功的通过EDS分析发现膜中含有Cr2O3、Fe2O3等化合物。同时，研究发现，在气氛中氧分压升高、温度升高和时间延长的情况下，不锈钢的氧化膜会变厚，固相扩散速率加快。最后，给出了采取合适的措施来提高不锈钢在高温下的抗氧化能力的建议。
关键词：Cr22不锈钢；高温氧化；氧化膜；固相扩散速率；抗氧化能力
Abstract
Thispaperstudiesthehigh-temperatureoxidationbehaviorofthenewCr22economicalduplexstainlesssteelandexploresthefactorsaffectinghigh-temperatureoxidation.ThroughSEMandXRDanalysis,itwasdeterminedthatanoxidefilmappearedonthesurfaceofthisstainlesssteelinahigh-temperatureoxidationenvironment,andEDSanalysissuccessfullyconfirmedthepresenceofcompoundssuchasCr2O3andFe2O3inthefilm.Atthesametime,theresearchfoundthatundertheconditionsofhigheroxygenpartialpressureintheatmosphere,highertemperature,andlongertime,theoxidationfilmofthestainlesssteelbecomesthicker,andthesolid-phasediffusionrateaccelerates.Finally,suggestionsaregivenontakingappropriatemeasurestoimprovethestainlesssteel'santioxidantabilityathightemperatures.
Keywords:Cr22stainlesssteel;high-temperatureoxidation;oxidefilm;solid-phasediffusionrate;antioxidantability
正文
1.前言
随着工业化进程的加速，高温工作环境对金属材料的需求越来越高，因此，不锈钢在高温环境下的行为研究有着重要的现实意义。本文选用新型Cr22经济型双相不锈钢作为研究对象，通过对其在高温氧化环境中的行为进行分析，探讨了影响高温氧化的因素，提出了相应的对策，为不锈钢在高温下的应用提供一定的参考。
2.实验方法
将新型Cr22经济型双相不锈钢切割成规定大小的样品，将样品烧制至高温，采用SEM、XRD等手段对其表面氧化膜进行形貌和组成的表征。
3.结果与分析
3.1表面氧化膜形貌和成分分析
图1是新型Cr22经济型双相不锈钢在高温下的SEM表面形貌图，由图可见，在高温氧化环境下，钢材的表面出现了氧化物膜，同时，表面膜中出现了层状结构，厚度约为2-3μm。
图1新型Cr22经济型双相不锈钢在高温下的SEM表面形貌图
图2是经EDS测试后的新型Cr22经济型不锈钢表面化合物的富集图谱。图中可以清晰的看到，表面膜中含有Cr、Fe、O等元素，并且发现膜中含有Cr2O3、Fe2O3等化合物。说明膜的形成与Cr和Fe元素有着密切的关系，同时，化合物的存在也能够保护不锈钢的表面，提高抗氧化腐蚀性能。
图2新型Cr22经济型不锈钢表面化合物的富集图谱
3.2影响高温氧化的因素
3.2.1气氛中氧分压
在相同的温度和单位时间下，不同氧分压下的不锈钢的氧化膜的厚度不同。当氧分压增加时，固相扩散速度会加快，导致氧离子在不锈钢表面的反应活性增加，氧化膜变厚。图3展示了不同氧分压下的氧化膜厚度与时间的关系，当氧分压从5%增加到20%时，氧化膜的厚度增加了许多。这说明，当氧分压升高时，新型Cr22经济型双相不锈钢在高温氧化环境下的稳定性会降低。
图3不同氧分压下的氧化膜厚度与时间关系
3.2.2温度的影响
温度对于不锈钢的高温氧化过程中是十分重要的参数。当温度升高时，不锈钢表面的氧离子反应活性增加，因此，固相扩散速度变快，氧化膜的厚度也随之增加。图4展示了不同温度下氧化膜厚度与时间的关系，可以看到，在相同的气氛中，当温度从800℃升到1000℃时，不锈钢的氧化膜厚度大大增加，说明温度