Mo对22MnB5钢板热冲压过程中高温氧化行为的影响

针对22MnB5钢板在热冲压成形过程中易被氧化且氧化层易脱落，不仅影响工件的美观和表面质量，也会对模具造成一定磨损的问题，需研究热冲压成形钢的高温氧化行为。采用模拟试验对22MnB5和22MnMoB5钢板的高温氧化行为进行了分析。结果发现，除含Mo和不含Mo外，两种钢板在其他元素含量及工艺参数相同条件下，22MnMoB5钢板的氧化程度明显低于22MnB5钢板，这主要是因为Mo能够在基体表面富集，阻碍易被氧化元素向氧化层扩散；同时，促进Cr氧化物在基体和外氧化层间富集形成保护层，从而抑制基体被进一步氧化。     

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。     

马氏体时效钢蒸汽氧化膜的组织与性能

马氏体时效钢的热处理是实现其优异综合力学性能的关键工序，将时效工艺中的空气替换为水蒸气，有助于形成保护性氧化膜提高其耐蚀性。对T-250(00Ni18Mo3Ti1Al)和00Ni12Cr5Mo3TiAlV两种马氏体时效钢进行高温蒸汽氧化试验，采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱仪对氧化膜进行表征，使用拉伸法测试膜层与基体的结合性能。结果表明：两种钢的蒸汽氧化膜外层均由Fe₃O₄和少量Fe₂O₃组成。T-250钢的内氧化层为连续的Fe₃O₄层和少量楔入基体的非连续层，Ti和Mo元素富集；00Ni12Cr5Mo3TiAlV钢的内氧化层为楔入基体的(Fe, Cr)₃O₄非连续层，不含连续层，这种结构特征使其蒸汽氧化膜与基体的结合性能优于T-250钢。     

微合金元素对超低碳钢高温抗氧化性能的影响

采用热重分析仪和Gleeble-3500热模拟试验机研究了Si、Cr、Ni和Cu微合金元素对超低碳钢氧化行为和氧化层的影响。结果表明,在氧化过程中合金元素在氧化层与基体的界面处发生富集,其中Si和Cr形成了一层连续的富集层,Cu和Ni以粒子形式在界面处析出。微合金元素的富集一方面抑制了铁原子由基体向外扩散,从而显著提高钢的抗氧化性,其中Si和Ni的效果最好,Cr次之,Cu的效果最差;另一方面提高了氧化层与基体的结合力,抑制了氧化层的鼓泡现象,Si的抑制效果最好,Cu次之,Cr和Ni的抑制效果最差。     

PCrNi3MoVA钢表面溅射NiCrAlY涂层的高温氧化行为

用磁控溅射方法在PCrNi3 MoVA钢表面制备NiCrAlY涂层,涂层在空气中850 ℃恒温氧化100 h,借助XRD、SEM和EDAX对涂层表面氧化膜进行分析,检测其恒温抗氧化能力.结果表明,涂层大大提高了基体的抗氧化性,涂层表面主要生成了与基体粘附性好的Al2O3氧化膜,在柱状晶间隙较大处生成了NiCr2O4氧化膜与Fe2O3氧化膜;同时涂层的Ni元素与基体的Fe元素发生了明显的互扩散,而Cr元素在界面富集,Al元素主要集中在表面和界面,与氧发生反应生成Al2O3.     

SPA- H钢高温氧化膜生长机理研究

研究了 SPA- H钢在 950～1 200 ℃温度下氧化 1 min 的氧化膜生长规律。结果表明： 在1 000 ℃条件下元素界面扩散氧化造成界面形成一层致密的以Si、Cr、Cu为主的氧化膜,可以起到明显的抗氧化作用;随着温度升高到1 100 ℃,加之元素扩散能力的差异,Si逐渐向铁皮内扩散,Cu、Cr仍以界面富集为主,但是由于Si元素界面富集量的减小,其界面层内的Cu、Cr元素含量升高,开始出现零星的内氧化圆点;温度升高到1 200 ℃,P、Cr等高温相不稳定,且由于达到富Si高温相的熔化温度,界面富集氧化膜完整性遭到破坏,内部形成较厚的氧化圆点。     

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。     

含Cr低碳钢的高温氧化行为研究

采用不同Cr含量试验钢,研究了Cr含量对其高温氧化行为的影响.结果表明,当钢中Cr的质量分数从0.05％增加到0.5％时,试验钢的氧化激活能由121.03 kJ/mol增加到152.23 kJ/mol.随着氧化温度的升高,氧化速率越快,氧化增重也越大.Cr元素能够在高温氧化时在靠近基体界面位置形成FeCr2O4富集层,...     

合金元素对双相钢高温氧化特性的影响

对Si-Cr系和Si-Cr-Mo系两类双相钢板的氧化特性和元素界面富集行为进行研究。进行了热重模拟、电子探针分析和现场跟踪。结果表明:Si-Cr系钢的抗氧化性高于Si-Cr-Mo系钢。Si-Cr系双相钢在1300℃时由于Cr元素作用,炉生铁皮去除能力明显提高,但1050℃时在钢表面易于形成Si-Cr致密氧化膜,增加精除鳞难度,导致形成条带状铁皮。Si-Cr-Mo系钢界面存在明显的Mo元素表面富集层:一方面封闭Si、Cr等元素的扩散通道,另一方面其高温氧化物破坏铁皮致密性,使得热卷表面铁皮均匀性明显提高。     

高强双相钢表面选择性氧化行为对磷化性能的影响

目的确定高强双相钢表面Si、Mn元素选择性氧化行为对磷化性能的影响,以改善高强双相钢的磷化性能。方法在具备不同表面选择性氧化行为的试样表面制备磷化膜。采用X射线光电子能谱仪(XPS)、辉光光谱仪(GDS)、透射电镜(TEM)等手段,分析高强双相钢表面Si、Mn元素的选择性氧化行为,通过扫描电镜观察磷化膜的结晶状态,并采用电化学技术分析钢板在磷化液中的反应过程。结果当高强钢表面Si含量较少时,表面氧化物主要以弥散分布的小颗粒状Mn Al_2O_4形态存在,能够加快在磷化液中酸蚀反应速度,磷化晶粒均匀、致密,尺寸小于4mm,覆盖率为100%。当高强钢表面Si含量较高时,形成的Mn_2SiO_4容易在晶界聚集,颗粒尺寸较大,减慢了酸蚀反应速度,磷化晶粒尺寸大于8mm,均匀致密性差。而提高材料表面Mn元素的富集程度,可以减轻Mn_2SiO_4聚集的现象,提高酸蚀反应速度,磷化晶粒均匀、致密,尺寸小于4mm,覆盖率100%。结论减轻双相高强钢表面Si元素的富集程度,而提升Mn元素的富集程度,可以加快钢板在磷化液中的酸蚀反应,进而改善磷化性能。     

高硼/钇合金化提高FeAl基金属间化合物多孔材料的抗氧化性能（英文）

利用反应合成法制备高铬(Cr)、硼(B)、钇(Y)复合合金化的B2结构FeAl基金属间化合物多孔材料,通过研究FeAl基多孔材料氧化后的孔结构演变、氧化动力学和氧化膜构型,探讨其高温氧化行为。结果显示,添加高含量合金元素Cr、B和Y后,FeAl多孔材料在600～800℃下氧化增质显著降低。富集在氧化膜表面的B和偏聚在氧化膜与基体界面处的Y共同促进多孔材料表面形成薄且具有优异防护性的结节状α-Al₂O₃氧化膜。研究表明,引入较高含量的活性元素如B和Y有利于FeAl金属间化合物在较低氧化温度和无预处理的情况下选择性生长单一的α-Al₂O₃氧化膜。     

稀土改性铸造Fe-24Cr-32Ni型耐热钢高温氧化行为的研究

通过增重法研究了稀土元素Y和Ce对Fe-24Cr-32Ni耐热钢高温氧化速率的影响。同时采用扫描电子显微镜(SEM),能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对耐热钢高温氧化层的结构和组成进行了分析。实验结果表明,在1 000℃温度下氧化100 h后,未添加稀土元素的试样单位面积氧化增重37.1 g/m²,添加0.18%Ce的试样增重量为34.5 g/m²,而添加0.20%Y的试样单位面积增重最小,仅为14.9 g/m²,说明稀土元素的加入有效提高耐热钢在1 000℃下的抗氧化性。通过对氧化膜的内部组成及结构分析可知,稀土元素可以促进氧化膜表面形成一层完整致密的尖晶石氧化物,促进氧化膜与基体界面处Si的内氧化物形成,增大氧化膜与基体的接触面积,提高氧化膜与基体的结合强度。     

钢中Si、P元素配比对其氧化特性的影响

为了获得高表面质量的冷轧产品,采用场发射SEM、EPMA和高温激光观察等方法,系统研究了钢中w(Si)/ w(P)不同配比对氧化铁皮形成、起泡和铁橄榄石相(Fe₂SiO₄)液化温度的影响,明确了w(Si)/ w(P)不同配比条件下界面元素富集及其氧化特性。结果表明:随着w(Si)/ w(P)的提高,试样低温抗氧化能力提高,氧化增重速率峰值出现的温度逐渐提高,当w(Si)/w(P)为12时,氧化峰值温度提高至1 170 ℃,氧化增重速率峰值也急剧提高到1.08%/min;随着w(Si)/ w(P)的提高,表层氧化铁皮鼓泡现象明显减轻;高温激光观察试验发现,随着w(Si)/ w(P)的降低,氧化铁皮与基体界面处的Fe₂SiO₄相液化温度逐渐降低,w(Si)/ w(P)为3条件下界面Fe₂SiO₄相于1 080 ℃开始出现液化现象。因此,添加P元素是降低 Fe₂SiO₄相液化温度的一种有效而实用的方法,同时还可显著降低氧化铁皮的粘附力。     

Al-Si镀层热冲压钢的研究现状

热冲压成形解决了钢材强度与成形性之间的矛盾,目前抗拉强度超过1 500 MPa的汽车零件只能通过热冲压工艺生产。为避免钢板在热冲压加热过程中的氧化与脱碳,通常在钢板表面涂镀一层Al-Si合金。结合Al-Si镀层热冲压钢的研究现状,综述了热冲压过程中Al-Si镀层微观组织演变及其对热冲压钢弯曲韧性的影响机理。奥氏体化加热过程中,Al-Si镀层与钢基体发生Fe、Al、Si元素相互扩散,镀层组织转变为由Fe-Al或Fe-Al-Si金属间化合物组成的多层结构,部分基体组织转变为富Al的α-Fe相互扩散层。Al-Si镀层通常会降低热冲压钢的弯曲韧性,目前学术界对Al-Si镀层降低热冲压钢弯曲韧性的原因尚未形成统一的认识,主要解释有：(1)镀层中裂纹尖端产生的应力集中促进了裂纹在基体的扩展;(2)奥氏体化过程中镀层与基体界面迁移导致的界面C富集使界面处容易产生裂纹。Al-Si镀层对热冲压钢弯曲韧性的影响机理以及提高Al-Si镀层热冲压钢弯曲韧性的方法尚需进一步研究。     

含硫量对超低碳钢热轧过程中氧化膜形成的影响

采用差热分析仪、扫描电镜和电子探针等试验设备检测了含0.010%、0.015%和0.020%S的超低碳钢在1 000、950和900℃加热不同时间形成的氧化膜的表面和截面形貌、厚度、成分和钢的氧化速率,目的是揭示含硫量对超低碳钢热轧过程中氧化膜形成的影响。结果表明:不同含硫量的钢在950℃左右加热时的氧化增重速率最大;钢在950℃长时间加热,氧化膜易起泡,并形成贯穿裂纹。此外,硫会富集在氧化膜的表面,并在其与基体的界面形成熔融物并侵入基体,加剧了钢表面氧化铁皮的起泡。应合理控制超低碳钢的含硫量,防止精轧过程中铁皮压入基体和形成麻点等缺陷。     

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“气相-氧化铁皮-固相”反应。两试验钢氧化铁皮结构均由外氧化层、内氧化层和内氧化区域组成。当氧化时间为180 min时,Fe-10Cr钢检测到了内氧化物Cr₂O₃。空气中氧元素向内扩散与基体中铬元素发生反应生成内氧化物Cr₂O₃,再与氧化铁皮层中的FeO发生固相反应生成尖晶石结构产物FeCr₂O₄。随着氧化时间的增加,由于内氧化物Cr₂O₃不断受到内氧化层的包裹而转为外氧化,内外氧化的转变使得基体不断被腐蚀,氧化铁皮厚度不断增加。     

电沉积CeO2薄膜对TP304H钢高温水蒸气氧化机制的影响

研究了TP304H钢表面电沉积CeO2薄膜在610-770℃水蒸气中的氧化行为的变化.结果表明,沉积CeO2薄膜可有效减缓氧化速度.SEM和EDX分析显示,氧化膜表面形貌由多层结构转化为单层,Cr元素扩散进入CeO2膜层而形成Cr-Ce复合氧化物膜层.表面形成的氧化膜中Cr浓度显著提高,CeO2膜处于外层氧化膜与基体之间,内氧化消失.根据CeO2特性和试验结果,由于CeO2中Ce离子具有处于富氧/贫氧环境中具有Ce^4＋/Ce^3＋两价和高氧空位浓度特性,认为沉积CeO2薄膜对氧向内扩散具有一定的阻挡作用,限制了CeO2薄膜/基体界面处的氧分压,使得Cr优先扩散穿过CeO2薄膜在CeO2薄膜/气体界面处氧化,从而推迟了Fe氧化物形成的时间.     

合金元素对高强度汽车用钢板相变规律的影响

利用热膨胀仪研究了DP600双相钢、QP钢和22MnB5热冲压成形钢的奥氏体临界转变温度和CCT曲线,分析了合金元素对高强度汽车板相变规律的影响。结果表明,随着加热速率的增加,DP600双相钢、22MnB5钢的Ac_1和Ac_3温度增加。相同加热速率条件下,高强汽车板改变成分对Ac_1影响小,但DP600钢添加Cr后,Ac_3降低约20℃;QP钢降低1.0%Si、增加0.47%Al时,Ac_3增加50℃;22MnB5钢改变Si、Mn含量时,Ac_3变化约为10℃。DP600钢添加Cr元素后,奥氏体化曲线呈直线增加,相同温度时的奥氏体转变量明显增加。22MnB5钢中奥氏体化曲线呈直线增加,添加Cr元素后奥氏体化曲线右移,Si元素减少后,奥氏体转变量40%阶段,奥氏体转变速率增加。QP钢奥氏体转变曲线呈直线增加,温度接近Ac_3时增速减缓,加入Al元素后奥氏体转变速率降低。C元素推迟了铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体转变;Cr元素推迟了珠光体、贝氏体转变,降低了马氏体临界冷却转变速率,提高了高强汽车钢板的淬透性。     

退火气氛露点对3种成分体系双相钢选择性氧化的影响

以C-Mn-Si、C-Mn-A1-Cr和C-Mn-Cr-Si 3种成分体系的双相钢为研究对象,采用连续退火模拟试验研究了退火气氛露点对钢板表面合金元素选择性氧化的影响.使用辉光放电发射光谱分析了退火试样表面元素深度分布,使用扫描电镜观察了试样表面外氧化及截面内氧化形貌.结果 表明,露点对3种成分体系的双相钢合金元素选择性氧化的影响趋势一致,即露点升高后,合金元素外氧化均减少,内氧化增加.Si、Al、Cr 3种合金元素对C、Mn含量基本相同的双相钢表面的选择性氧化有不同的影响.露点-40℃退火时,含Si的C-Mn双相钢中的Mn和Si元素会同时在次表层形成少量内氧化;含Al的C-Mn双相钢仅在次表层形成Al的内氧化,从而形成了更严重的Mn元素外氧化.但当露点达到0℃及以上时,含Al的C-Mn双相钢Mn元素外氧化更少,Cr元素和Mn元素的内外氧化趋势较相似.     

低合金钢中合金元素高温氧化行为研究

对低合金钢进行了900~1 200 ℃高温氧化实验,对钢中Si、Mn、Cu、Cr和Ni等合金元素的高温氧化行为进行了研究。结果表明：高温下Si元素与Cu元素存在明显的富集,Si元素会氧化生成Fe2SiO4,阻碍铁离子在氧化铁皮中的扩散,使钢具有一定的抗氧化性;Cu元素可以改善钢的强度、韧性与耐腐蚀性,但是高温氧化后极易形成“富铜液相”,导致出现“铜脆”现象;在1 200 ℃下,Cr元素和Ni元素也会发生富集,Cr在高温下会在氧化铁皮和基体钢之间形成FeCr2O4,同样具有一定的抗氧化性;Mn的氧化物与Fe的氧化物很相似,两者相应氧化物有很高的互溶度;Ni元素对氧化过程没有较大的影响。