連鑄連軋過程中spa-h鋼板表面的氧化銹蝕

1、連鑄連軋過程中SPAH鋼板表面的氧化銹蝕朱遠(yuǎn)志1，成小軍2，余小青2，方文勝3，尹志民。，(1中南大學(xué)材料學(xué)院，湖南長沙410083；2漣源鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心，湖南婁底417000；3汲江丹江口鋁業(yè)有限責(zé)任公司，湖北漢江442700)摘要：利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、能譜和XRD衍射物相分析等手段，研究了SPAH鋼經(jīng)連鑄連軋后表面黃色銹斑的形成原因。結(jié)果表明，黃色銹斑的外層主要由Fe：O。里層由FeO組成，在鋼板表面呈條帶狀分布；而無黃

2、色銹斑的鋼板表面主要是由FeO組成。黃色銹斑是由于在軋制過程中，鋼表面的高溫氧化產(chǎn)物(FeO)破裂，在隨后的冷卻過程中破裂處特別是裂紋的尖端形成大量的Fe：O，所致，高溫氧化產(chǎn)物FeO的應(yīng)變速率和該氧化膜的橫向生長比較高，高溫氧化膜開裂后，裂紋不能自愈，較低溫度時合金表面發(fā)生了線性氧化。關(guān)鍵詞：SPAH耐候鋼；連鑄連軋工藝；表面銹斑中圖分類號：TGl6242；TGl744文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：02546051(2006)0100620

3、4CorrosionofSPAHSteelSheetinContinuousCastingandConfinuousRollingProcessZHUYuanzhil，CHENGXiaojun2，YUXiaoqin92，F(xiàn)ANGWenshen93，YINZhiminl(1SchoolofMaterialsScience＆Engineering，CenlxalSouthUniversity，ChangshaHu7nan410083，Chi

4、na；2TechnologyCenter，LianyuanIron＆SteelCo，Ltd，LoudiHu7mn417000，China；3HanjiangDanjiangkouAluminumCo，Ltd，HanjiangHubei442700，China)Abstract：TheformationcauseofyeflowrustystainonthesurfaceoftheSPAHsteelsheetinthecontinuous

5、castingandcontinuousrollingprocessatelevatedtemperaturewasstudiedwithopticalmicroscopy，scanningelectronicmicroscopy，[15][16][17][18][19][20][21][22]coatingfJ]Biomaterials，2000，21(8)：8418492003，23(15)：29212930KhorKA，DongZ

6、L，QuekCH，CheangPMicrostructure[23]SurowskaB，BieniasJ，WalezakM，SangwalK，StochAMiinvestigationdplo$nlasprayedHA／Ti6A14VcompositesbyerostructureandmechanicalpropertiesofceramiccoatingsTEM[J]MaterialsSciencetoniEnglneerisg，2

7、000，281(1一onTiandTibasedalloy[J]AppliedSurfaceScience，2)：2212282004238(I4)：288294VemeE，VallesCF，BrovamneCV，etalDouble—layer[24]王迎軍，寧成云，趙子衷，等等離子噴涂生物活性梯度涂glassceramiccoatingsonTi6A14Vhdentalimplants[J]層的設(shè)計與研究[J]硅酸鹽通報，1997，

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11、s，2003，24(23)：4233provementofhydroxyapatite／titaniumcompositecoatingby4238partialnitridingdudngRFthennalplasmaspraying[J][28]RoopKumarR，WangMFunctionallygradedbioaetiveSurfaceandCoatingTechnology2003，173(1)：1—8coatingsof

12、hydroxTapatite／titaniumoxidecompositesystemManHc，ZMoNQ，CuiZDSurfacemorphologyofalaser[J]MaterialsLetters，2002，55(3)：133137surfaeenitridedandetchedTi6AHvallov[J]Surface[29]KenjiYamada，KatsuyaImamura，Haruohoh，Hisashi1waand

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14、22(16)：22072214(12)：2123[30]KhorKA，GuYW，QuekCH，CheangPPlasmasprayingLopezEstebtmS，SaizE，F(xiàn)ujinoS，OkuT，SuganumaK，offunctioradlygradedhydmxyapatitJTi6AI4VcoatingsTomsiaAPBioactiveglasscoatingsfororthopedicmetallic[J]Surface

15、andCoatingsTechnology，2003，168(23)：implantsiJ]JournaloftheEuropeanCermnicSociety，195201《金屬熱處理2006年第31卷第1期萬方數(shù)據(jù)無黃色銹斑表面的物相組成和黃色銹斑表面物相組成類似，但其中的FeO和Fe的含量要高于黃色銹斑處(衍射峰的差別)，說明無黃色銹斑處氧化膜中的FeO的含量比較高，另外，其Fe峰也明顯高于黃色銹斑處的衍射峰，可能是由于無黃色銹斑

16、處的氧化膜比較薄(與金相觀察一致)，內(nèi)層鐵的衍射線條被激發(fā)出來了。35黃色銹層和無黃色銹層的成因圖6為銹層表面的微觀形貌。由圖6可知，銹層表圖3SPAH鋼板表面的形貌面有較多的微裂紋，個別地方有較大的破裂(圖6b)。Fi＆3MicrostmctureofthestainedsurfaceofSPA—Hmeelsheet在微裂紋尖端和氧化膜斷口的邊沿有比較多的Fe20334銹層結(jié)構(gòu)及其物相組成(圖中白色為黃銹)。根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)條件以及能譜分

17、析在SPA—H鋼板沿垂直與軋制方向進(jìn)行取樣，將橫和物相衍射分析結(jié)果可知，黑色表面為FeO，是高溫氧截面磨成金相觀察面，采用掃描電鏡觀察氧化膜的形化產(chǎn)物。根據(jù)文獻(xiàn)[6]可知，整個氧化層應(yīng)當(dāng)是一個三貌。對圖4的氧化膜不同厚度處A、B、C點(diǎn)的氧含量層結(jié)構(gòu)的體系，即FeO，F(xiàn)e，0。和Fe：0，，但在XRD衍射進(jìn)行了測試。結(jié)果表明A、B和c點(diǎn)處的氧含量(原子中Fe，04的衍射峰非常弱，可能是因為Fe，0。的含量非分?jǐn)?shù)，％)分別為76％、826％

18、和89％，說明從氧化常低的緣故。膜的表層到里層，氧化物的種類可能會發(fā)生變化。圖4沿厚度方向上氧化膜的SEMFig4SEMofoxidizationfilmalongtransversesection在SPA—H鋼板表面不同部位取樣2個，其中一個樣來自表面的黃色銹斑很少的部位，另外一個樣包含大量黃色銹斑的部位，兩個樣的XRD衍射物相分析結(jié)果見圖5。由圖5可知，黃色銹斑表面物相主要由Fe，0，組成，另外還含有定量的FeO和Fe，根據(jù)氧化膜橫

19、截面含氧量的實測變化規(guī)律，可知氧化201(o)圖5SPA—H鋼板表面的XRD衍射分析結(jié)果Fig5XRDpatternoftheoxidizedsurfaceofSPA—Hsteelsheet膜的結(jié)構(gòu)內(nèi)層主要是FeO，外層可能有部分Fe：0，。而圖6銹層表面的微觀形貌(a)氧化膜裂紋尖端的黃銹(b)破裂高溫氧化膜邊上的黃銹Fig6Miemstruetureofthecracksono：ddizationfilm(a)yellowrusty

20、stainatoxidlzaliottfilmsharppoint(b)yellowrustyslainatoxidizationfihnedge黃色銹層和無黃色銹層的主要差別在于Fe：0，含量不同而已，黃色銹層中Fe：O。的厚度遠(yuǎn)大于無黃色銹層的。整個三層氧化膜的形成過程如下：①Fe=Fe22e，F(xiàn)e“與電子分別經(jīng)鐵離子空位和電子空穴向外擴(kuò)散，達(dá)到FeO／Fe，0。的界面，F(xiàn)e，0。被Fe“與電子還原生成FeO；②Fe22eFe304