《表3 图5区域B、C处元素的平均组成》

  提示：宽带有限、当前游客访问压缩模式

本系列图表出处文件名：随高清版一同展现

《700℃下Nb对HR3C奥氏体耐热钢蒸汽氧化行为的影响》

1. 获取 高清版本忘记账户？点击这里登录

1. 下载图表忘记账户？点击这里登录

HR3C-0#和HR3C-1#样品在700℃、25 MPa水蒸气环境中氧化1000 h的微观截面形貌如图5所示。由图5a可以看出，HR3C-0#样品表面生成了一层致密、连续且纯度较高的氧化膜，厚度较薄，约为2μm。结合XRD和EDS能谱分析结果，判断这层氧化膜为具有保护性的Cr2O3。金属材料抗氧化性能的优劣主要取决于金属材料表面能否形成稳定、致密且连续的金属氧化膜。由于HR3C-0#样品Cr含量较高，在水蒸气氧化过程中，合金内部大量的Cr元素向外扩散，与氧化性介质发生反应，生成致密且连续的保护性膜Cr2O3，因此HR3C-0#样品具有良好的抗蒸汽氧化能力。如图5b所示，基体经氧化后虽能完全被氧化膜覆盖，但形成的氧化物却存有较大的缺陷，对应微观表面形貌见图4。对外层氧化物（B点）进行EDS点扫描分析，由分析结果（表3）可知，外层氧化膜为非连续、保护性相对较差的Fe2O3。在HR3C-1#样品基体内部与氧化膜中发现有大量的大块白亮条状产物偏析，对内层氧化物（C点）进行EDS点扫描分析，结果皆为富Nb相。不同的是，在基体内Nb多以固溶体析出，而在氧化膜中的白亮带为Nb氧化产物。在水蒸气氧化过程中，初期由基体中偏聚较多Nb元素形成富Nb的氧化产物，而这些氧化产物往往是非保护性的，即合金表面富Nb的区域不能形成保护性的Cr2O3。随着氧化过程的进行，这些富Nb相逐渐发生剥落，在剥落的区域发生二次氧化，外层生成没有保护性的岛状Fe2O3，并且在内层形成富Fe、Cr的混合氧化物内氧化层。外层岛状Fe2O3中存在很明显的裂纹和大量的孔洞，这些裂纹和孔洞会导致内层氧化物与外界氧化性气氛相接触，从而加速水蒸气与内层氧化物的反应。内层氧化物和基体中的Cr发生氧化或剥落，从而致使抗氧化性元素大量消耗。外层岛状Fe2O3在生长应力和热应力的共同作用下，逐渐发生剥落，表面新形成的氧化层中Cr的含量已经低于形成保护性氧化层的临界含量，从而会导致基体被进一步腐蚀[23]。因此，当合金中Nb的含量过高时，试样表面在长期高温氧化后会形成具有缺陷的氧化膜层，进而恶化合金的抗蒸汽氧化性能。