X80管線鋼高溫氧化膜的生長機理

  金屬在高溫下有氧化氣氛條件時使用必然會發(fā)生高溫氧化反應(yīng),所以金屬能否在高溫下長時間使用,很大程度上取決于在金屬發(fā)生高溫氧化時表面所生成的氧化膜的性質(zhì)。這主要是因為:氧化產(chǎn)物的量和氧化速率是高溫氧化程度的標(biāo)志;產(chǎn)物性質(zhì)決定氧化反應(yīng)如何發(fā)生及能否保護金屬使其不被繼續(xù)氧化。

  科研工作者觀察并研究了X80鋼在800~1200℃下氧化1min的氧化膜以及氧化圓點的形成規(guī)律。結(jié)果表明:X80管線鋼在1050℃以下具有良好的抗氧化特性,從1050℃開始整個氧化膜層明顯增厚,抗氧化能力下降;在1000℃以下氧化膜內(nèi)側(cè)區(qū)域存在明顯的Si、Cr富集帶,溫度升高到1050℃,基體界面開始出現(xiàn)氧化圓點,同時內(nèi)側(cè)元素富集氧化膜的完整性遭到破壞,此種現(xiàn)象主要與Cr2O3進一步氧化形成CrO3有關(guān)。

  通過熱力學(xué)和動力學(xué)分析發(fā)現(xiàn),低于1000℃,Si、Cr的氧化物穩(wěn)定性高,自擴散系數(shù)小,利于形成界面處穩(wěn)定的氧化膜。同時發(fā)現(xiàn),1050℃屬于X80鋼氧化質(zhì)點形成的臨界溫度,低于此溫度主要形成致密的界面氧化膜,它起到明顯的抗氧化作用。