310S不銹鋼管循環(huán)氧化后表面氧化膜形貌分析

  浙江至德鋼業(yè)有限公司技術(shù)人員通過研究不同鋁含量的310S不銹鋼管軋制態(tài)合金經(jīng)900℃循環(huán)氧化100小時(shí)后試樣表面氧化膜的形貌，和不同鋁含量的各個(gè)合金的氧化表面在500倍下的氧化形貌圖及氧化表面在1500倍下的氧化形貌圖。最后從不同鋁含量的310S不銹鋼管固溶態(tài)合金經(jīng)900℃循環(huán)氧化100h后試樣表面氧化膜的形貌中看出，未加鋁的310S不銹鋼管表面氧化嚴(yán)重，出現(xiàn)較大的苞狀氧化物，還有孔洞存在，氧化膜致密性差并有脫落。如圖是不同鋁含量的固溶態(tài)高鋁310S不銹鋼管的金相組織。含鋁1.5%時(shí)，310S中出現(xiàn)了少量的鐵素體，約占8%，鐵素體在奧氏體基體中呈島狀分布。含鋁2%時(shí)，奧氏體基體中鐵素體的量明顯增加，含量約為12%，呈網(wǎng)狀分布在奧氏體基體中。根據(jù)鉻鎳當(dāng)量比與凝固組織關(guān)系可知含鋁低于2%的兩種成分的310S中奧氏體均為胞狀?yuàn)W氏體。含鋁3%時(shí)，鐵素體的含量進(jìn)步增加，并且形貌和分布也發(fā)生改變，奧氏體分布在鐵素體晶粒和晶界上。

  至德鋼業(yè)通過研究發(fā)現(xiàn)加1.5%鋁的310S不銹鋼管氧化表面，表面有明顯的脫落層，突起的苞狀的氧化物。但是在某些脫落的氧化層的區(qū)域形成的次表面，次表面的氧化層由致密的棱形顆粒構(gòu)成，這些棱形的顆粒面于面直接緊密的結(jié)合。有些地方是由棱形顆粒堆積而成的苞狀物。固溶態(tài)加鋁1.5%的310S不銹鋼管表面有一層致密的均勻細(xì)小的氧化物，表層氧化皮脫落，局部有氧化坑或氧化物的突起，表面沒有尖晶石結(jié)構(gòu)的顆粒物。圖分別為加2%鋁的310S不銹鋼管氧化表面，表面只有少量明顯的突起物，有一些細(xì)小的孔洞，表層氧化物脫落變少氧化膜的致密性變差，氧化層由大量圓形的顆粒和少量的棱錐形結(jié)構(gòu)形成，有少量凸起的苞狀氧化物。固溶態(tài)含鋁2%的310S不銹鋼管氧化表面有大量的胞狀凸起物。圖分別為加3%鋁的合金氧化表面，氧化層可以看到是由大量的球狀顆粒和少量的尖晶石狀的棱形顆粒構(gòu)成。球狀顆粒和棱形顆粒的尺寸和加2%鋁的氧化層相比都有明顯的增大。不同形狀顆粒直接的接觸面形成了細(xì)小的空隙，促進(jìn)了氧化速率。固溶態(tài)含鋁3%的310S不銹鋼管表面看到很多氧化皮的破碎掉落斷面，有大量的苞狀物破碎并脫落。

  在技術(shù)研究過程中發(fā)現(xiàn)不同鋁含量的固溶態(tài)合金經(jīng)1000℃循環(huán)氧化100小時(shí)后試樣表面氧化膜的形貌。含1.5%、2%、3%鋁元素的310S不銹鋼管軋制態(tài)合金經(jīng)1000℃下周期性氧化100小時(shí)以后試樣表面氧化膜的形貌如圖所示，和900℃的氧化形貌相比，1000℃下其氧化更加嚴(yán)重。如圖未加鋁的310S不銹鋼管試樣表面氧化嚴(yán)重，有些區(qū)域氧化層脫落，同時(shí)有很多微孔，氧化膜致密性差；圖分別為加1.5%鋁的合金氧化表面，表面有明顯凸起的氧化層和脫落物，表面的氧化層疏松多孔，氧化層的次表層有細(xì)小的顆粒物構(gòu)成。圖是固溶態(tài)的合金試樣表面氧化層較未加鋁時(shí)致密，微孔量明顯減少，表層氧化物脫落較少，但是和軋制態(tài)相比，孔洞較多，有很多區(qū)域破壞產(chǎn)生裂縫。圖分別為加2%鋁的310S不銹鋼管氧化表面，有一些的突起的苞狀氧化物，但是觀察放大以后的氧化層，我們可以看到是由顆粒均勻的尖晶石狀的棱形顆粒構(gòu)成相對致密的氧化保護(hù)層。固溶態(tài)的合金表面不是特別致密，有少量的缺陷和孔洞。圖分別為加3%鋁的310S不銹鋼管氧化表面，表面的氧化層均勻，凸起物也較少，可以看到氧化層的脫落。在高倍下可以看到該氧化層由少量的棱形顆粒物和大量的球狀顆粒物構(gòu)成，這種構(gòu)成類型形成了大量的孔洞，使得大量的氧原子進(jìn)入氧化層。