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Mo在316L不锈钢900℃氧化时的作用

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发布时间:
2015/08/28 16:49
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【摘要】:

  由于好的抗蠕变和抗氧化性能,316L奥氏体不锈钢具有广泛的工业应用。但有研究表明316L不锈钢在700℃氧化100小时后会在氧化层中形成凸起的Cr2O3和Fe2O3氧化物。钢中的孔隙不仅会提高腐蚀动力学,而且会形成更多的Fe的氧化物。因此,有人提出添加铈或铌来改进316L不锈钢在700℃时的抗氧化性能。还据说,添加钇能提高800℃时的抗氧化性能。X射线衍射试验显示316L不锈钢在900℃氧化时会形成NiFe2O4、Fe2O3或Fe0.6Cr0.4)2O3氧化物。还有人认为,316L这样的含Cr合金在高温会形成Cr2O3和棘状凸起的氧化物。但一直没有直接观察到的证据。原位X射线衍射仪提供了分析316L在900℃时氧化物形成过程的方法。因此本研究采用这种方法来考察316L在900℃时的氧化层的变化及在冷却过程是否发生转变。并用以解释316L不锈钢在900℃时的氧化机制和Mo在其900℃氧化时的作用。

  试验用316L钢和用以比较的低Mo的304不锈钢的化学成分(wt.%)为:17.7和17.6C、10.9和9.05Ni、2.16和0.15Mo、1.57和1.52Mn、0.55和0.47Si、0.023和0.053C。试样首先抛光后清洗、干燥。然后在900℃进行90小时的空气中的等温加热。同时用Philips X PERT X射线衍射仪进行原位观察。处理后的氧化层和断面形貌采用扫描电镜进行分析。试验结果表明,316L钢试样在900℃空气中氧化时,表面会同时形成Mn1.5Cr1.5O4和Cr2O3氧化物。未观察到Fe的氧化物。在冷却过程没有发生氧化物的转变和裂变。与304不锈钢的试验结果比较可知,Mo在氧化过程具有防护作用。该元素能阻止Fe原子向外扩散,从而减缓氧化铁皮形成速率,并提高铁皮的粘附作用。其原因是在900℃氧化时,Mo主要以NiMoO4的形式存在于氧化层的内侧和钢的晶界。它取代了在低于900℃氧化时Si在表层内侧的相似的作用。

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