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生高溫氧化反應,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生高溫氧化時表面所生成的氧化膜的性質。這主要是因為:氧化產物的量和氧化速率是高溫氧化程度的標志;產物性質決定氧化反應如何發生及能否保護金屬使其不被繼續氧化。

  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律。結果表明: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℃以下氧化膜內側區域存在明顯的Si、Cr富集帶,溫度升高到1050℃,基體界面開始出現氧化圓點,同時內側元素富集氧化膜的完整性遭到破壞,此種現象主要與Cr2O3進一步氧化形成CrO3有關。

  通過熱力學和動力學分析發現,低于1000℃,Si、Cr的氧化物穩定性高,自擴散系數小,利于形成界面處穩定的氧化膜。同時發現,1050℃屬于X80鋼氧化質點形成的臨界溫度,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。