耐熱不銹鋼310S是高鉻高鎳奧氏體不銹鋼,其不僅具有優良的耐蝕、力學性能,同時也具有優異的高溫耐氧化性、抗蠕變性。因此,被廣泛應用在各種高溫爐、特殊環境的高溫部件等。本次工作通過研究310S在空氣中的高溫氧化試驗來評定其高溫氧化性能,在分析氧化動力學增重曲線的基礎上,研究其氧化膜的形貌、分布、結構,并對其形成機制進行了解釋。
試驗樣品取自某公司奧氏體耐熱不銹鋼310S熱板,化學成分(質量分數,%):C0.055,Si0.50,Mn1.03,Cr25.52,Ni19.25。樣品切割成30mm×15mm×4mm,每個試驗點使用3個平行試樣,對試樣進行研磨,經水砂紙打磨除去表面氧化皮及線切割加工痕跡,然后用乙醇清洗吹干。準備與試樣相同數量的坩堝,對坩堝進行編號,用電阻加熱爐對其進行烘烤,使坩堝中的殘留物質充分揮發,質量恒定。
將高溫氧化的試樣直接置于坩堝中,一同放在箱式電阻爐中進行高溫氧化。試驗氣氛為空氣,氧化溫度分別為800、900、1000℃;每個試樣處理時間分別為20、40、60、80、100、120、140h。氧化完成后稱重并記錄,稱重儀器為電子分析天平。高溫氧化試驗結束后,用X射線衍射儀對氧化產物進行物相分析,用掃描電子顯微鏡、能譜儀分析氧化膜的表面形貌。結果表明:
(1)耐熱不銹鋼310S在800、900、1000℃下表現出很好的抗氧化性。各溫度下隨著時間的延長,均有不同程度氧化增重的趨勢,但隨著時間延長氧化趨勢減緩。同時隨著溫度的升高,氧化速率增快。
(2)氧化膜由外層致密的尖晶石MnCr2O4、Cr2O3和內層的SiO2組成,隨溫度升高,MnCr2O4衍射峰增強,生成物增多。3層致密的氧化物使其具有優異的抗高溫氧化性能。