铌钛双稳定430不锈钢高温氧化行为研究

doi:10.11901/1005.3093.2014.126

材料研究学报

2014, Vol. 28

Issue (9): 641-648 DOI: 10.11901/1005.3093.2014.126

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铌钛双稳定430不锈钢高温氧化行为研究

黄训增,杨弋涛(

)

上海大学材料科学与工程学院上海 200072

High Temperature Oxidation Performance of a Nb and Ti Stabilized 430 Ferritic Stainless Steel

Xunzeng HUANG,Yitao YANG(

)

School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072

引用本文:

黄训增,杨弋涛. 铌钛双稳定430不锈钢高温氧化行为研究[J]. 材料研究学报, 2014, 28(9): 641-648.
Xunzeng HUANG, Yitao YANG. High Temperature Oxidation Performance of a Nb and Ti Stabilized 430 Ferritic Stainless Steel[J]. Chinese Journal of Materials Research, 2014, 28(9): 641-648.

全文: PDF(7822 KB) HTML

摘要:

以铌钛双稳定430铁素体不锈钢(NTS430FSS)与SUS 430铁素体不锈钢(SUS430FSS)为实验材料, 研究了稳定化元素铌钛对其高温抗氧化性的影响。通过恒温氧化实验得到两种材料的氧化动力学行为曲线, 结合扫描电镜、能谱分析以及X射线衍射等分析方法探究高温氧化的微观机理。结果表明, 稳定化元素钛可以显著降低单位面积氧化增重, 使得氧化激活能由72.6 kJ/mol提高至121.6 kJ/mol。钛的氧化物镶嵌在氧化膜与基体之间, 提高了氧化膜与基体的附着力, 改善了材料的高温抗氧化性能。

关键词 ：金属材料, 铁素体不锈钢, 高温氧化, 铌钛双稳定, 显微组织

Abstract：

High temperature oxidation performance of an Nb-Ti-stabilized 430 ferritic stainless steel (NTS430FSS) and SUS 430 ferritic stainless steel (SUS430FSS) was comparatively investigated by means of isothermal oxidation test, metallographic observation, scanning electron microscope (SEM) along with chemical microanalysis by energy dispersive spectrometry (EDS) and X-ray diffraction analysis. The results show that the oxidation weight gain was reduced for the steel with Nb and Ti addition. And the oxidation activation energies were 72.6 kJ/mol and 121.6 kJ/mol for the steel without and with Nb and Ti addition respectively. The adhesion between the oxide scale and matrix was enhanced by titanium oxide which dopped into the oxide scale. As a result, the Nb-Ti-stabilized 430 ferritic stainless steel exhibited better high temperature oxidation resistance.

Key words： metallic materials ferritic stainless steel high temperature oxidation performance Nb-Ti-stabilized microstructure

收稿日期: 2014-03-19

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表1 实验用铁素体不锈钢的化学成分

图1 不同温度下的氧化动力学曲线

图2 氧化层厚度

表2 2种材料在800℃、900℃和1000℃下的氧化速率常数kp与氧化激活能Q

图3 SUS 430不锈钢和铌钛双稳定430不锈钢不同温度下氧化120 h后表面氧化层SEM像

图4 铌钛双稳定430不锈钢与SUS430不锈钢的基体组织与表层氧化物类型

图5 铌钛双稳定430不锈钢与SUS 430不锈钢表层氧化物颗粒EDS谱

图6 铌钛双稳定430不锈钢在不同温度下氧化120 h后的XRD谱

图7 SUS 430不锈钢在不同温度下氧化120 h后的XRD谱

图8 在不同温度下氧化120 h后氧化层截面SEM像

图9 1000℃氧化120 h后氧化层截面EDS图谱

图10 氧化层结构简图

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