<strong>9Ni</strong>钢铸坯在<strong>900~1250 ℃</strong>空气中的高温氧化行为

doi:10.11902/1005.4537.2022.261

中国腐蚀与防护学报

2023, Vol. 43

Issue (4): 882-889 CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.261 DOI: 10.11902/1005.4537.2022.261

研究报告

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9Ni钢铸坯在900~1250 ℃空气中的高温氧化行为

郭涛, 黄峰(

), 胡骞, 刘静

武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北省海洋工程材料及服役安全工程技术研究中心武汉 430081

Oxidation Kinetics of 9Ni Steel Billet at High Temperature

GUO Tao, HUANG Feng(

), HU Qian, LIU Jing

State Key Laboratory of Refractories and Metallurgy, Hubei Engineering Technology Research Center of Marine Materials and Service Safety, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, China

全文: PDF(17173 KB) HTML

摘要:

采用热分析-质谱仪联用系统，结合场发射扫描电子显微镜 (FE-SEM)、场发射电子探针显微镜 (FE-EPMA)、X射线衍射 (XRD) 等表面测试技术及FactSage10.0热力学软件研究了9Ni钢铸坯在900～1250 ℃的氧化热、动力学行为。结果表明：9Ni钢在900～1250 ℃区间的恒温氧化，基本都遵循抛物线规律，氧化速率受金属离子在氧化膜中的扩散控制；Ni在内氧化层中以FeNi₃和NiFe₂O₄形式存在，在内外氧化层交界处则以Ni单质富集，且与Fe的氧化物相互缠结；9Ni钢铸坯发生晶界高温腐蚀主要是由于Si氧化后生成的SiO₂会与铁氧化产物FeO反应形成Fe₂SiO₄ (铁硅橄榄石)，当温度高于其共晶温度 (约1170 ℃)，铁硅橄榄石呈液态是由于向基体中的奥氏体晶界进行不规则渗透所致。

关键词 ： 9Ni钢铸坯, 氧化铁皮结构, 网络状组织, 晶界高温腐蚀

Abstract：

The oxidation behavior of 9Ni steel slab at 900~1250 ℃ were investigated by employing a combined thermal analysis and mass spectrometer system, field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), field emission electron probe microscopy (FE-EPMA), X-ray diffractometer (XRD) and soft wear FactSage10.0. The results show that the constant temperature oxidation of 9Ni steel at 900-1250 ℃ mainly follows the parabolic law, and the oxidation rate is controlled by the diffusion of metallic ions in the oxide layer, Ni exists in the oxide layer in the form of FeNi₃ and NiFe₂O₄ in the inner layer, and elemental Ni enriched at the boundary of the inner/outer layers of the formed oxide scale, and intertangled with Fe-oxides, The high temperature corrosion at grain boundaries of 9Ni steel billet should be attributed to Fe₂SiO₄ (ferrosilicon olivine) which come from the combining of SiO₂ generated by Si oxidation and FeO of the product of iron oxidation, When the temperature is higher than the eutectic temperature (about 1170 ℃), ferrosilicon olivine will be irregularly permeated into austenite grain boundaries in the matrix as liquid.

Key words： 9Ni steel billet oxide sheet structure network structure high temperature grain boundary corrosion

收稿日期: 2022-08-22 32134.14.1005.4537.2022.261

ZTFLH:

TG174

基金资助:国家自然科学基金(U21A20113)

通讯作者: 黄峰，E-mail: huangfeng@wust.edu.cn，研究方向为材料的腐蚀与防护

Corresponding author: HUANG Feng, E-mail: huangfeng@wust.edu.cn

作者简介: 郭涛，男，1998年生，硕士生

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郭涛, 黄峰, 胡骞, 刘静. 9Ni钢铸坯在900~1250 ℃空气中的高温氧化行为[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2023, 43(4): 882-889.
GUO Tao, HUANG Feng, HU Qian, LIU Jing. Oxidation Kinetics of 9Ni Steel Billet at High Temperature. Journal of Chinese Society for Corrosion and protection, 2023, 43(4): 882-889.

链接本文:

https://www.jcscp.org/CN/10.11902/1005.4537.2022.261 或 https://www.jcscp.org/CN/Y2023/V43/I4/882

图1 9Ni钢铸坯组织

图2 FeO-SiO2-NiO和Fe2O3-SiO2-NiO的等温三元相图

图3 9Ni钢铸坯在不同温度下的氧化动力学曲线

图4 9Ni钢铸坯在不同温度下氧化2 h后氧化层截面形貌及成分分布

图5 9Ni钢铸坯在不同温度氧化2 h后内氧化层的截面形貌

图6 9Ni钢铸坯在1250 ℃氧化2 h后内氧化层EPMA分析

图7 9Ni钢铸坯在1250 ℃氧化2 h后内氧化层的二次电子相及其截面的EDS分析

图8 9Ni钢铸坯在900~1250 ℃下氧化后表面氧化皮的XRD分析

图9 9Ni钢铸坯在不同温度下的氧化增重平方图

图10 9Ni钢铸坯在900~1250 ℃空气中氧化的激活能

图11 9Ni钢铸坯高温氧化机理示意图

图12 9Ni钢铸坯晶界高温腐蚀示意图

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