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不銹鋼的抗氧化性

時間:2020-06-29    作者:無錫不銹鋼板    瀏覽:27

無錫不銹鋼板廠家無錫漢能不銹鋼2020年6月29日訊  氧化是形成富氧化物的氧化皮。一旦形成,氧化皮就會減慢進(jìn)一步的氧化,除非它被機(jī)械去除或破裂,如果鋼在負(fù)荷下變形,就會發(fā)生這種情況。在不銹鋼中,在高溫下使用(對于耐熱類型高達(dá)1100℃),這是有利的,形成的水垢主要是富含鉻的。重整的氧化皮層將防止進(jìn)一步氧化,但在氧化物形成中損失的金屬將降低鋼部分的有效強(qiáng)度。


抗氧化性主要取決于溫度,氣體成分和水分含量以及鋼種(主要是鉻含量)。


奧氏體不銹鋼是最佳選擇,因為它們還具有比鐵素體系列更好的高溫強(qiáng)度。奧氏體的較高的熱膨脹率可能導(dǎo)致諸如變形的問題,并且可能在熱循環(huán)期間導(dǎo)致水垢損失(剝落)。


1.穩(wěn)定氧化物形成的條件

氧化主要取決于大氣中可用的氧氣水平。涉及空氣,二氧化碳和蒸汽的氣體混合物都“支持”氧化。抗氧化性是由于在鋼表面上形成富鉻氧化物(Cr 2 O 3)。一旦形成,它僅以緩慢的速率生長,從而保護(hù)下面的鋼免于進(jìn)一步氧化。氧化氣氛條件支持進(jìn)一步氧化的阻力。水蒸氣會不利地影響不銹鋼的抗氧化性。


這可能是保護(hù)性氧化皮的可塑性降低的結(jié)果。作為一般規(guī)則,與干燥空氣相比,濕空氣中的最高使用溫度應(yīng)降低約40-65℃。高溫蒸汽應(yīng)視為特殊情況。


如果氧化物層在循環(huán)溫度條件下破裂,則總氧化速率增加。對于奧氏體系列而言,這可能是一個問題,并且反映在“間歇”溫度條件下的最低工作溫度低于“連續(xù)”工作條件。相比之下,鐵素體和馬氏體不銹鋼通常具有比連續(xù)工作溫度更高的間歇性。


2.鋼種(成分)對抗氧化性的影響

鉻含量對于提供抗氧化性是最重要的。雖然鐵素體430(1.4016)和奧氏體304(1.4301),316(1.4401)和321(1.4541)的18%Cr水平提供了“良好”的抗氧化性,但專門設(shè)計用于抗氧化的鋼通常具有更高的鉻含量范圍。等級為20-25%,如310牌號(1.4845)。


鎳還有助于提高抗氧化性。這可能是由于氧化層粘附性的改善。


還添加硅和鋁以改善抗氧化性并且以有限的量存在于某些等級中,因為它們還可以不利地影響耐熱不銹鋼的可成形性和氧化性能。


以較少量添加的鈣也可以有益于抗氧化性。


還添加了包括鈰和釔在內(nèi)的稀土元素,以制造一些特殊的耐熱等級。通過輔助富鉻氧化物層與金屬表面的粘附,這些添加物可能具有與鎳類似的效果。


使用這些組成益處的組合的耐熱等級的一個例子是253MA(1.4835)。這種鋼沒有特定的鋁范圍,但添加氮氣是為了提高強(qiáng)度。

BS EN 10095, 1.4835 元素, 含量 %

CSiCrNiNCe

0.05-0.121.40-2.5020.0-22.010.0-12.00.12-0.200.03-0.08


3.在使用溫度下脆化

除了較低的高溫強(qiáng)度外,鐵素體鋼在某些溫度范圍內(nèi)可形成脆性成分。


應(yīng)避免溫度范圍為370-540 C。在較高鉻鐵素體等級中,由于“σ”相形成,也可能在較高溫度下發(fā)生脆化。如果25%鉻1.4845(310)型在低于約900℃的溫度下使用,這也是一個問題。在這些溫度下維修后,可以在冷卻到環(huán)境溫度下進(jìn)行維護(hù)。


對于這些“較低”的溫度,“標(biāo)準(zhǔn)”奧氏體1.4878 / 14541(321),1.4401(316)或1.4301(304)可能是更好的選擇,最高可達(dá)870 C左右,這是它們在空氣中的最高使用溫度。

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