X80管線(xiàn)鋼高溫氧化膜的生長(cháng)機理

  金屬在高溫下有氧化氣氛條件時(shí)使用必然會(huì )發(fā)生高溫氧化反應,所以金屬能否在高溫下長(cháng)時(shí)間使用,很大程度上取決于在金屬發(fā)生高溫氧化時(shí)表面所生成的氧化膜的性質(zhì)。這主要是因為:氧化產(chǎn)物的量和氧化速率是高溫氧化程度的標志;產(chǎn)物性質(zhì)決定氧化反應如何發(fā)生及能否保護金屬使其不被繼續氧化。

  科研工作者觀(guān)察并研究了X80鋼在800~1200℃下氧化1min的氧化膜以及氧化圓點(diǎn)的形成規律。結果表明:X80管線(xiàn)鋼在1050℃以下具有良好的抗氧化特性,從1050℃開(kāi)始整個(gè)氧化膜層明顯增厚,抗氧化能力下降;在1000℃以下氧化膜內側區域存在明顯的Si、Cr富集帶,溫度升高到1050℃,基體界面開(kāi)始出現氧化圓點(diǎn),同時(shí)內側元素富集氧化膜的完整性遭到破壞,此種現象主要與Cr2O3進(jìn)一步氧化形成CrO3有關(guān)。

  通過(guò)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析發(fā)現,低于1000℃,Si、Cr的氧化物穩定性高,自擴散系數小,利于形成界面處穩定的氧化膜。同時(shí)發(fā)現,1050℃屬于X80鋼氧化質(zhì)點(diǎn)形成的臨界溫度,低于此溫度主要形成致密的界面氧化膜,它起到明顯的抗氧化作用。