Cr元素对钢高温氧化行为的影响

利用热重及同步热分析仪对Cr元素含量0.8%(1#)、3.0%(2#)和5.0%(3#)的3种试验钢进行900~1050℃温度区间,氧化时间30 min的氧化增重试验,建立了试验钢氧化动力学模型,对氧化动力学模型预测值与试验值进行平均误差和相关性分析;采用SEM分析氧化膜形貌,研究了Cr元素含量对钢高温氧化行为的影响。结果表明:在不同氧化温度条件下,Cr元素含量不同的3种试验钢氧化增重曲线均呈上升趋势;1#、2#和3#试验钢氧化过程动力学模型预测值与试验值的平均误差小于7.0%,相关系数R大于0.99;氧化温度低于980℃时,随Cr元素含量增加抗氧化能力增强;氧化温度达到1050℃时,3#试验钢表层氧化膜Cr_2O_3进一步反应生成气态CrO_3,抗氧化能力降低。     

表面施加含稀土氧化物薄膜对Fe25Cr高温氧化的"活性元素效应"

研究了表面施加含有不同量Y     

活性元素Y和Ce对Fe—25Cr—40Ni合金高温氧化的影响

用离子背散射和慢正电子束研究了活性元素Y和Ce对Fe-25Cr—40Ni合金在高温初期氧化动力学、氧化膜表层成份和微观缺陷结构的影响,实验结果表明了微量活性元素(≥0.05%)在高温氧化初期显著减少了合金的氧化速率,有效地促进了Cr_2O_3的生长,抑制了Fe和Ni氧化物的形成,改善了氧化膜的微观结构,活性元素结合进入氧化膜并在外层膜中(约几十nm)富集,活性元素Ce抗氧化机理不同于Y,Ce使合金氧化膜的空位缺陷显著降低,主要控制了阳离子沿晶格空位向外扩散,而含Y合金由氧化初期主要控制阳离子沿晶格扩散转变为主要控制阳离子沿晶界向外扩散。     

稀土Y对AISI430不锈钢抗高温氧化性能的影响

通过离子注入的方式,在AISI430合金表面注入不同剂量的稀土Y对合金进行改性,研究了不同剂量的稀土Y对合金高温抗氧化性的影响.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)分析氧化膜的物相构成、微观组织形貌、稀土Y的化学形态,并通过VL200DX超高温激光...     

稀土Ce对310S奥氏体耐热不锈钢高温氧化行为的影响

采用热重分析法对不同稀土Ce含量的310S奥氏体耐热不锈钢高温氧化行为进行了系统研究,通过氧化增量曲线分析了相同温度下试验钢的氧化增量规律,并采用场发射电子探针(EPMA)表征氧化膜断面结构及元素分布,同时采用X射线衍射仪(XRD)分析氧化膜的物相组成。结果表明:在循环氧化初期,试验钢的高温氧化增量曲线遵循抛物线规律。试验钢的氧化膜由外层(Cr,Mn)₃O₄“尖晶石”型氧化物和内层Cr₂O₃氧化物组成。适量的稀土元素Ce能促进氧化物/基体界面处的应力释放,同时减少并延缓氧化膜与基体界面孔洞的形成,因而提高氧化膜的抗剥落性。     

稀土Y对ASISI430不锈钢抗高温氧化性能影响的研究

本工作通过离子注入的方式,在AISI430合金表面注入不同剂量的稀土Y进行改性,研究了不同剂量的稀土Y对合金高温抗氧化性的影响。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、光电子能谱仪（XPS）分析氧化膜的物相构成、微观组织形貌、稀土Y的化学形态,并通过VL200DX超高温激光共聚焦显微镜对氧化过程进行原位观察。结果表明：合金表面注入稀土Y剂量为6×1017ions/cm2具有最佳抗氧化性和抗剥落性,相比原始试样,单位面积增重量以及剥落量分别减少了43.7%, 78.4%。合金表面注入Y优先氧化为Y2O3,一方面促进氧化膜的形成,另一方面抑制了晶粒长大。此外,晶界处Y2O3阻碍了金属阳离子通过晶界向外扩散。重要地,部分Y取代了MnCr2O4尖晶石中Mn2+、Cr3+占位,产生空穴缺陷,缓解了氧化层内应力,减少裂纹和孔洞的产生,使氧化层与基体结合紧密。     

Ni76Cr19AlTi合金的高温氧化行为

采用静态恒温氧化增质法研究Ni76Cr19AlTi合金在600~800℃范围内的高温氧化动力学规律,采用场发射扫描电镜对氧化产物进行表面和横断面形貌观察,用X射线衍射仪分析氧化膜层的物相组成。结果表明,合金在600~800℃范围内氧化增质与氧化时间的关系遵从抛物线规律,氧化速率常数Kp随温度的升高而增大;在800℃下氧化200 h,平均氧化速率为0.002 15 mg.cm-2.h-1,合金属于完全抗氧化级;氧化过程中,氧化膜主要受控于Cr2O3的生长,经过长时间氧化后,表层为比较疏松的TiO2和Cr2O3,内层为起保护作用的Cr2O3和Al2O3,氧化膜的组成以Cr2O3为主。     

抗高温氧化腐蚀专用焊条

通过A402，A302，A202及Cr24Ni7不锈钢焊条熔敷金属的抗高温氧化腐蚀性能对比试验分析，设计了新的专用焊条合金系统Cr26Nil6，并在焊条药皮中分别添加微量稀土氧化物La2O3及CeO2，研究不同稀土氧化物添加量对焊条熔敷金属在空气中和含硫气氛中抗高温氧化及腐蚀性能的影响，从而确定了合理的稀土氧化物加入量。最后，对合金系统为Cr26Nil6的专用焊条进行工艺评价。结果表明，专用焊条工艺性好，用该焊条所焊焊缝的性能可满足抗高温氧化腐蚀使用要求。微量稀土氧化物在焊条药皮中的加入，对其熔敷金属的抗高温氧化性能有所提高，对在含硫气氛中的抗高温腐蚀性能有显著提高；加入La2O3的焊条熔敷金属比加入CeO2的焊条熔敷金属抗高温氧化及硫化腐蚀性能更好。     

预氧化处理对钛合金抗高温氧化行为的影响

研究了预氧化处理对Ti06Al-4V合金在600℃空气中高温氧化行为的影响。利用XRD和SEM对氧化层表面形貌、相组成及氧化层断面组织结构进行分析。结果表明：预氧化处理的钛合金表面形成了较为致密的Al2O3和TiO2氧化膜，在氧化试验过程中，不仅改变合金的氧化机制，合金由高温氧化时氧向内部扩散为主转变为钛原子向外扩散为主，而且明显降低了合金的氧化速率，提高了氧化膜的粘附性和抗剥落能力。     

合金元素对Co-Al-W合金高温氧化行为的影响

研究新型Co-Al-W合金在800和900℃空气中氧化动力学及元素Mo、Nb、Ta和Ti对合金高温氧化行为的影响。结果表明:在800℃氧化100 h后,Co-8.8Al-9.8W(摩尔分数,%)和Co-8.8Al-9.8W-2Ta合金的质量增加较小,表明其抗高温氧化能力较强;在900℃氧化时,Co-8.8Al-9.8W-2Mo、Co-8.8Al-9.8W-2Nb、Co-8.8Al-9.8W-2Ta和Co-8.8Al-9.8W-2Ti合金的质量增加小于Co-8.8Al-9.8W合金的,表明加入合金元素可以提高合金的抗高温氧化能力;在不同温度下,Co-Al-W合金氧化膜表面出现团聚、开裂和脱落现象;氧化膜分为3层,外层为Co3O4氧化物,中间层为W、Al和合金元素的复杂氧化物,内层为Co和Al的氧化物。从合金氧化动力学曲线来看,在800℃时合金元素增强Co-Al-W合金抗高温氧化能力由强至弱依次为Ta、Ti、Mo、Nb;在900℃时按Ti、Ta、Mo、Nb顺序依次减弱。     

高温时效对00Cr13Ni6Mo2不锈钢组织及性能的影响

采用拉伸试验、X射线衍射、光学显微镜和透射电镜等研究了一种13Cr超级马氏体不锈钢(00Cr13Ni6Mo2)的高温力学性能和高温时效后的力学性能、物相组成及显微组织。结果表明:00Cr13Ni6Mo2钢在高温下可保持较高的屈服强度,但当超过Af(奥氏体转变完成点)温度后,屈服强度迅速下降;600℃时效后,马氏体基体中的位错密度明显降低,同时产生了一定量的逆变奥氏体,导致时效100 h后其屈服强度从824 MPa降至682 MPa(下降17.2%),而抗拉强度和伸长率变化不大;800℃时效过程中,试验钢的组织完全奥氏体化,在降温过程中组织转变为淬火马氏体,故其具有典型的淬火马氏体性能特征,时效100 h后抗拉强度从858 MPa升至1031 MPa(提高20.2%),同时伸长率从22.5%降至15.0%。     

一种含铝奥氏体不锈钢的高温氧化行为

采用称量法研究了新型Cr21Ni35NbAl合金分别在700 ℃、800 ℃和900 ℃空气中的静态氧化行为,并绘制其高温氧化动力学质量增加曲线。结合X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS）对高温氧化膜层的形貌及结构进行表征。结果表明：新合金的高温氧化动力学质量增加曲线遵循抛物线规律,700 ℃氧化膜主要为(Fe0.6Cr0.4)2O3和少量Al2O3;800 ℃氧化膜较为复杂,主要为Al2O3、(Al0.9Cr0.1)2O3和少量Fe(Cr, Al)2O4;900 ℃时氧化膜主要为Al2O3和少量(Al0.9Cr0.1)2O3。     

氧化时间及铬含量对Fe-Cr钢高温氧化行为的影响

为了测定不同氧化时间以及铬含量对高温条件下钢材表面氧化铁皮组织和厚度的影响,将Fe-5Cr钢与Fe-10Cr钢在1000℃空气条件下氧化60～180 min,采用增重法绘制其氧化动力学曲线,并利用光学显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对氧化铁皮的断面形貌和物相进行研究.结果表明,两试验钢氧化初期为气-固反应,中后期为气...     

奥氏体化温度对15Cr2MnNi2TiA高强钢强韧性的影响

采用光学显微镜、扫描电镜分析技术,研究了奥氏体化温度对15Cr2MnNi2TiA低合金高强钢强韧性的影响。结果表明:在830℃奥氏体化温度和170℃时效处理下,钢的力学性能达到最佳强韧性匹配,即抗拉强度为1 339 MPa、屈服强度为1 131 MPa、伸长率为13%、断面收缩率为66%、冲击吸收功为200.2 J、硬度为372HBW。     

309SMOD奥氏体耐热不锈钢的高温氧化行为

采用增重法分析了309SMOD奥氏体不锈钢板材在不同温度下的氧化行为,获得了该钢高温氧化的抛物线动力学曲线,利用SEM、EDS及XRD对氧化物的形貌和物相进行了分析。结果表明,800 ℃氧化物形貌为板状和块状,900 ℃、1000 ℃的氧化物主要为尖晶石颗粒。309SMOD奥氏体不锈钢表面由于高温氧化生成具有3层结构的混合氧化物膜,最外层结构为MnCr₂O₄和FeCr₂O₄,次外层结构的氧化物为Cr₂O₃,最内层结构的氧化物为SiO₂,这种结构的氧化膜使得309SMOD奥氏体不锈钢具有良好的抗高温氧化性能。     

Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢的高温力学性能

采用Gleeble-2000热模拟试验机对Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢进行高温拉伸试验,利用扫描电镜-能谱仪对拉伸试样断口形貌及断口附近的显微组织进行观察,用Thermo-Calc软件计算试验钢的相变及析出相,研究了Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢的高温力学性能。结果表明,试验钢的第Ⅰ脆性区＞1200 ℃,第Ⅲ脆性区为850~950 ℃,未出现第Ⅱ脆性区,第Ⅰ脆性区的出现主要是在加热过程中试验钢由γ奥氏体向δ铁素体转变引起的,第Ⅲ脆性区的出现是因为沿晶析出M₂₃C₆、M₂(C, N)等硬脆相引起的;试验钢的抗拉强度随着拉伸温度升高而降低,断面收缩率在1000~1200 ℃温度范围内逐渐增大并表现出极佳的热塑性,断面收缩率均在70%以上,温度超过1200 ℃后断面收缩率急剧下降;Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢的热锻温度应选择在1000~1150 ℃之间,在此温度范围内试验钢的断面收缩率均在70%以上,并且可以避开第Ⅰ与第Ⅲ脆性区。     

Super304H奥氏体不锈钢的高温抗氧化性能

对Super304H奥氏体不锈钢在550～800℃进行高温氧化试验,结合氧化动力学规律去研究Super304H奥氏体不锈钢的氧化机理。结果表明,Super304H奥氏体不锈钢在550～800℃氧化质量增加曲线遵循抛物线规律,在750～800℃时60 h以内氧化质量增加趋势最明显,100 h后质量增加高达0.005 mg·mm^-2。在550～750℃逐渐生成致密的氧化膜,主要由Cr₂O₃和Fe_3-xCr_xNiO₄混合氧化物和少量CuCrMnO₄构成。升高温度会促进Cr的选择性氧化,使得Cr₂O₃保护膜开裂,800℃时暴露出的Fe基体与氧原子反应生成瘤状Fe₃O₄,氧化膜厚重并伴有剥落现象。应变速率为3.2×10^-4 s^-1时,不锈钢的抗拉强度随氧化温度升高而降低,600℃的抗拉强度最大,达350 MPa; ...     

固溶处理对奥氏体不锈钢07Cr18Ni11Nb高温力学性能的影响

研究了固溶处理对奥氏体不锈钢07Cr18Ni11Nb高温力学性能的影响。结果发现,500、600 ℃高温屈服强度随固溶处理温度的升高逐渐降低,500、600 ℃高温抗拉强度无明显变化。当固溶处理温度≤1100 ℃时,奥氏体晶粒尺寸基本保持不变;当固溶处理温度＞1100 ℃后,奥氏体晶粒逐渐长大,固溶处理温度达到1200 ℃时,奥氏体晶粒尺寸可增大至100 μm以上。在600 ℃以下进行高温拉伸试验时,奥氏体晶界仍然是决定强化效果的重要因素,晶粒尺寸越小,高温屈服强度越高。     

高温渗氮工艺对高氮无镍不锈钢组织及力学性能的影响

采用高温渗氮在奥氏体/铁素体双相不锈钢表面形成了奥氏体高氮层。试验结果表明,渗氮层氮含量可达1.0%,与原材料相比氮含量增加了2倍。原始双相组织已经转变为奥氏体,渗氮层深度达到2 mm以上。采用合理优化的高温渗氮工艺,可在提高不锈钢强度、硬度的同时,其伸长率、断面收缩率仍然保持较高的水平。高温渗氮工艺制备高氮无镍不锈钢的最佳工艺参数为:加热温度1200℃、氮气压力0.3 MPa、保温时间24 h。     

中碳钢盘条的高温氧化行为研究

针对中碳钢盘条的高温氧化问题,利用热重分析仪对45钢和40Cr钢盘条的高温氧化行为进行了试验研究;采用场发射电子探针表征了氧化铁皮厚度及截面微观形貌,对氧化铁皮形貌演变规律以及合金元素在氧化铁皮与基体界面处的分布规律进行了研究分析。结果表明:45钢和40Cr钢盘条的氧化增重曲线在1 050~1 250 ℃范围内遵循抛物线规律,当氧化条件相同时,相比于常规低碳钢,其氧化激活能较高,抗氧化性能更好;氧化铁皮呈典型的3层结构,从外到里分别为Fe₂O₃、Fe₃O₄及FeO,并且在氧化铁皮与基体界面处存在合金元素富集层;45钢盘条在高温氧化时,Cr元素分布不明显,Si元素在氧化铁皮与基体界面处有少量富集,Mn元素在氧化铁皮中均匀分布;40Cr钢盘条在氧化铁皮与基体界面处不仅有富Si层,还明显存在一层均匀完整的富Cr层,由于合金元素富集层阻碍了Fe²⁺向外扩散,提高了盘条的高温抗氧化性能。