如何提高鋼的抗氧化性

        在高溫下工作的鋼件，由于氧化具有自發(fā)性，所以氧化是一定要發(fā)生的。但是氧化速度、繼續(xù)氧化問題是可以改變和控制的，其主要途徑有以下幾方面。

        (1)加入合金元素降低氧化膜中各種元素的擴(kuò)散

        加入不同的合金元素會(huì)改變鋼表面氧化膜的結(jié)構(gòu)和性能。當(dāng)加入合金元素后，基體金屬A及合金元素B在氧化時(shí)可能出現(xiàn)以下三種情況：

        ①形成A的氧化物中含有B離子;

        ②形成B的氧化物中含有A離子;

        ③A、B各自形成氧化物。

        這些不同結(jié)構(gòu)的氧化物形成時(shí)，氧化膜中的空位也同時(shí)發(fā)生變化。如在P型半導(dǎo)體中(金屬離子空位)加入低價(jià)合金元素離子，由于低價(jià)元素對(duì)靜電場的平衡貢獻(xiàn)少，可由更多的金屬離子注入空位，使氧化膜中金屬離子空位濃度被降低，因此通過空位的傳導(dǎo)被減弱，金屬抗氧化性將提高。如NiO的氧化膜中溶進(jìn)一些二價(jià)Li2+離子，則Ni2+空位濃度降低，Ni2+的空位傳導(dǎo)減弱，阻止繼續(xù)氧化。

        (2)加入合金元素提高氧化膜的穩(wěn)定性

        根據(jù)Fe-O相圖可知，當(dāng)FeO的開始形成溫度升高時(shí)(即Fe3O4+α相區(qū)擴(kuò)大，F(xiàn)e3O4穩(wěn)定)，鋼的抗氧化性提高，使用溫度亦提高。合金元素氧化物的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、離子半徑、電負(fù)性的條件不同，穩(wěn)定性也不同。Cr、Si、Al元素使FeO形成溫度顯著提高，當(dāng)它們含量高時(shí)，F(xiàn)eO區(qū)消失;當(dāng)這些元素溶入氧化膜，形成固溶體時(shí)，氧化膜會(huì)獲得固溶強(qiáng)化效果，因而固溶強(qiáng)化也會(huì)降低氧化膜中的傳導(dǎo)，增加氧化膜的穩(wěn)定性。

        (3)加入合金元素形成致密穩(wěn)定的合金氧化膜層

        當(dāng)鋼中加入Cr、Ti、Si、Al元素時(shí)，則在氧化過程中，由于鐵離子氧化消耗，而Cr、Al、Si等氧化物穩(wěn)定，會(huì)使氧化膜底層逐漸富積為穩(wěn)定氧化物的膜層，形成以合金氧化物為主的氧化膜，如Al2O3、Cr2O3、SiO2等。當(dāng)這些氧化膜形成時(shí)，F(xiàn)e、O通過氧化膜的擴(kuò)散嚴(yán)重受阻，鋼的抗氧化性顯著提高。在實(shí)際應(yīng)用中，Cr、Al、Si等元素復(fù)合加入，形成互溶的氧化物或復(fù)雜的尖晶石結(jié)構(gòu)，則抗氧化性更佳。

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