幾種不銹鋼高溫氧化行為研究.pdf

1、采用恒溫氧化增重法對316LN奧式體不銹鋼和429鐵素體不銹鋼在700℃、800℃、900℃下空氣中的高溫氧化行為進行研究，比較兩種不銹鋼不同溫度下的氧化速率、氧化層厚度、氧化層成分組成及氧化層形成機理。某廠生產(chǎn)的316LN奧氏體不銹鋼中厚板軋制以后產(chǎn)品表面出現(xiàn)裂紋，影響了鋼板的使用性能和表面質量。本文以研究表面裂紋的形成機理為目的，通過表面宏觀形貌觀察、金相組織觀察、試樣截面掃描及能譜分析初步判定表面裂紋的形成原因;而后再采用ANSY

2、S/LS-DYNA有限元模擬軟件對表面含凸起軋件的軋制過程進行模擬，找出裂紋形成原因。通過理化檢測分析及對板材軋制過程的數(shù)值模擬知道表面裂紋的形成是由氧化物引起的。此外，工業(yè)生產(chǎn)中用來生產(chǎn)高溫石墨的304不銹鋼坩堝在天然氣和空氣混合加熱條件下使用幾個周期后，出現(xiàn)嚴重的氧化失效現(xiàn)象，坩堝上部腐蝕嚴重，出現(xiàn)分層和脫落，致使坩堝不能繼續(xù)使用。為了降低經(jīng)濟效益，需要找出產(chǎn)生這種現(xiàn)象的成因。經(jīng)過實驗及分析，得出以下結論:
　　(1)316L

3、N不銹鋼在900℃、800℃氧化膜出現(xiàn)開裂、脫落現(xiàn)象，處于抗氧化級別;在700℃屬于完全抗氧化級別，抗氧化性能優(yōu)異。429不銹鋼在900℃和800℃下均屬于完全抗氧化級。通過比較，可以看出，316LN在900℃和800℃溫度下的抗氧化能力不如429不銹鋼的抗氧化能力。
　　(2)316LN在900℃氧化時，氧化產(chǎn)物是Cr2O3、尖晶石結構的MnCr2O4、 FeCr2O4和Fe2O3;800℃下，氧化膜表層主要是Cr2O3、NiC

4、r2O4、FeCr2O4和少量的Fe2O3;700℃時，氧化膜成分主要是Cr2O3，少量的NiCr2O4、FeCr2O4和Fe2O3。429不銹鋼高溫氧化過程中，氧化膜表面檢測到的基體相的峰較強，氧化膜不能完整覆蓋試樣的表面，900℃時氧化產(chǎn)物是Cr2O3和FeCr2O4;800℃高溫氧化產(chǎn)物是Cr2O3，沒有FeCr2O4的存在。
　　(3)316LN不銹鋼的動力學曲線符合拋物線→直線→拋物線的增長規(guī)律，429不銹鋼的氧化動力學

5、曲線符合拋物線增長規(guī)律。
　　(4)在氧化溫度升高時，316LN和429不銹鋼的氧化速率都會變大。在900℃下，高溫氧化35h以前，429不銹鋼的氧化速率大于316LN不銹鋼的氧化速率，伴隨氧化時長增加，429不銹鋼的氧化速率慢慢小于316LN不銹鋼。在800℃下，429不銹鋼的氧化速率始終小于316LN不銹鋼的氧化速率。
　　(5)316LN中厚板表面裂紋呈現(xiàn)“指甲蓋”狀，裂紋頭部與軋制方向一致，裂紋分布沒有明顯規(guī)律。表面

6、裂紋的形成是由于軋制前鑄坯上凸起區(qū)域的表面除鱗不完全，F(xiàn)e、Cr等復合氧化物沒有被完全除去，在軋輥和鑄坯較大的摩擦力作用下，凸起區(qū)域被翻轉、壓延進入基體，裸露在鑄坯表面的氧化物脫落，嵌入內部的氧化物由于硬度高、脆性大，與基體不易結合，在進一步軋制過程中無法焊合。
　　(6)解決316LN鋼中厚板表面裂紋問題，提高產(chǎn)品質量的有效途徑是適當加大除鱗力度，必要時對板坯進行表面修磨處理。
　　(7) ANSYS/LS-DYNA有限元

7、模擬軟件可以直觀地模擬板材軋制過程，觀察軋制過程中不同時刻的應力應變場、位移、速度場以及某一點位移隨時間的變化規(guī)律，找出不足之處并提供解決方案。
　　(8)304不銹鋼坩堝表面出現(xiàn)了嚴重的氧化失效現(xiàn)象，氧化物的形成過程是Cr元素先擴散到金屬基體表面，在表面與氧反應形成Cr2O3，向表面進行傳質擴散的Ni、Fe元素也在表面和氧發(fā)生反應生成Ni、Fe的復合氧化物，隨后，Cr2O3生成易揮發(fā)的CrO3，使部分Cr2O3揮發(fā)，Cr2O3膜