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钢中硅含量和氧化温度对尺度生长和形貌的影响

2018.06.25

【引言】

钢在加热过程中,其表层的铁与炉气中氧化性气体O2CO2H2OSO2等接触发生化学反应并生成氧化铁皮,这个反应叫钢的氧化。根据氧化程度的不同,生成几种不同的铁的氧化物—FeOFe3O4Fe2O3。影响氧化的因素有:加热温度、加热时间、炉气成分、钢的成分,这些因素中炉气成分、加热温度、钢的成分对氧化速度有较大的影响。

【成果介绍】

Amine Alaoui Mouayd等人研究了钢中高硅含量、1.6wt.% Si3.2wt.% Si和高氧化温度(850-1200℃)对尺度生长速率和形态的影响。钢在15%潮湿的空气中被氧化,具有较短的等温氧化时间(15分钟)。使用linseis的热重分析仪(TGA)做氧化试验,非合金钢的尺度增长率随时间呈抛物线规律,是铁扩散控制的氧化。硅的存在通过在刻度/金属界面上形成SiO2阻挡层而延迟生长,这种效应对于含3.2wt.% Si的钢更为重要,并且导致不连续的尺度。硅氧化物在规模/金属界面上富集,其形貌取决于氧化温度。对于低于950℃的温度,形成二氧化硅。在950℃和1150℃之间,铁橄榄石(Fe2SiO4)晶粒出现在钨/铁基体附近的尺度/金属界面。对于高于1177℃的温度,形成铁橄榄石-方铁矿共晶;这种熔融相有利于铁扩散,导致高尺度生长。冷却后,在尺度/钢界面上获得了具有小方铁矿晶粒的连续铁橄榄石层。

【图文导读】

115%℃潮湿空气中Si00900-1200℃氧化过程中的质量增加。

2:(a)在15%℃潮湿空气中Si16在温度为900-1200℃氧化过程中的质量增加。(b)放大Si16在钝化期时的质量增加。

3:(a)在15%℃潮湿空气中Si32在温度为900-1200℃氧化过程中的质量增加。(b)放大温度小等于1100℃的区域。

 

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