Fe-2.2%Si钢在不同气氛下的高温氧化行为
作者:曹光明; 单文超; 刘小江; 王晨阳
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为了探索硅和加热工艺参数(气氛、温度和时间)对Fe-2.2%Si钢表面氧化铁垢形成过程的复合效应和影响机制,研究了Fe-2的高温氧化行为。利用热重分析仪(TGA)研究了600~1150干燥空气和水蒸气条件下2%的Si钢,利用实验获得的氧化增重数据计算了氧化速率常数和氧化活化能,建立了氧化动力学模型。此外,还阐明了氧化铁垢在两种气氛中的生长机理和球化机理。实验结果表明,在两种不同的氧化气氛下得到的氧化增重曲线符合抛物线规律。当氧化气氛中含有水蒸气时,试验钢的氧化速率增加,氧化活化能降低,导致试验钢的氧化增重增加。在两种氧化气氛下,试验钢的氧化产物由氧化铁鳞和基体界面的富硅层组成。然而,在水蒸气条件下获得的试验钢的富硅层疏松且多孔,氧化铁垢中出现大量孔洞和裂纹。氧化机理主要是氧化铁垢生长过程中的生长应力和水蒸气的存在导致H2向外扩散,导致氧化铁垢中大量孔洞和裂纹,为氧化介质的扩散提供通道,有利于气态物质的扩散,从而促进了试验钢的氧化行为。此外,在氧化铁鳞和基体之间的界面处形成的富硅层消耗基体中的硅元素,导致基体表面上的贫硅区域。氧化介质可通过氧化铁氧化皮上的孔洞和裂纹与基体直接接触,使该区域基体的氧化速率迅速增加,氧化铁氧化皮的厚度迅速增加,从而逐渐形成球化形式。