至德鋼業304不銹鋼方管抗高溫氧化性能實驗檢測

 高溫氧化也是金屬化學腐蝕的一種，是檢驗金屬耐腐蝕性能的方法。浙江至德鋼業有限公司研究的304不銹鋼方管為主要應用于廚具制造，故進行抗高溫氧化實驗，檢驗所設計鋼種在高溫使用環境中是否可以滿足要求很有必要。但是不銹鋼方管在高溫氧化的過程中，反應時間較長，反應機理復雜，只能根據高溫氧化速率和氧化動力學理論了解試樣腐蝕程度的大小，判斷該鋼種是否具有一定的抗高溫氧化性能，滿足廚具高溫加熱的使用條件。金屬在高溫含有氧氣的氣體中發生氧化反應后，表面會形成一層氧化膜，金屬是否具有一定的抗高溫氧化性，防止內部的金屬進一步發生氧化反應，最主要的影響因素是氧化膜是否致密與完整。

  氧化動力學實驗：抗氧化性能實驗在SX-2.5-12型箱式電阻爐中進行，以GB/T13303—1991鋼的抗氧化性能測定方法為依據，根據家用天然氣的工作溫度650~850℃，選取氧化溫度為800℃、氧化時間為10 h。采用重量法中的增重法計量，通過試樣單位面積、單位時間的氧化增重計算出平均氧化速度及氧化后的失重百分數，來評定其高溫抗氧化性能。

  為保證實驗的數據的準確性，通過多次實驗求平均值的方式來計算304不銹鋼方管在800℃、氧化時間為10小時后的增重率及高溫氧化速率，來判斷該試樣是否在800℃有一定的抗高溫氧化性。在實驗開始前，將樣品放于100℃烘箱中烘干至恒重，再放入電阻爐中高溫氧化，試樣過程中電阻爐內持續通入空氣。實驗完成后，通過稱量樣品前后的質量變化、表面積等來計算氧化速率增重率，進而表示304不銹鋼方管是否在800℃具有一定的抗高溫氧化能力。試樣切割為直徑為10mm，高度為5mm的圓柱形，按照國家標準打磨試樣表面，拋光至光亮后進行實驗。 304不銹鋼方管抗氧化性能實驗結果表，為304不銹鋼方管試樣在空氣中800℃下氧化10小時前后測得的數據，1#（0.14%N）試樣的氧化速率為根據GB/T13303—199l標準，材料的完全抗氧化級別的標準是氧化速率小于或等于。3個試樣的氧化速率均小于，因此304不銹鋼方管在800℃的抗氧化能力達到了完全抗氧化的級別。

  抗氧化實驗后對試樣表面氧化膜進行X射線衍射分析，運用Origin和XRD軟件分析實驗數據得到圖。最后結合熱分析實驗所得結果和掃描電鏡觀察其表面組織，來判斷高溫氧化后氧化膜是否致密與完整。

  從圖可以觀察到，1#（0.14%N）試樣經氧化后生成的表面物相包括未被氧化的鎳、鉻、鐵的化合物，其表面氧化膜主要由鐵、錳、鉻、銅、鎳的氧化物組成。2#（0.16%N）試樣經氧化后生成的表面物相包括未被氧化的鎳、鉻、鐵的化合物，其表面氧化膜主要由鐵、錳、鉻、銅、鎳的氧化物組成。3#（0.19%N）試樣經氧化后生成的表面物相包括未被氧化的鎳、鉻、鐵的化合物，其表面氧化膜主要由鐵、錳的氧化物組成。

  由圖可以看出三個試樣均發生了明顯的氧化，每張圖均能看到明顯的白色氧化物，從2#（0.16%N）試樣圖中，還能看到制樣時留下的磨痕，說明氧化增重量很少，氧化較少。從3#（0.19%N）試樣圖中，能看出有一團白色氧化物在晶界處分布，說明氧化最先從晶界處發生。

  從圖可以看出，三個試樣在800℃保溫時，試樣的質量先呈直線增長然后呈較為平滑的曲線增長，隨著時間的延長，氧化速率逐漸趨于穩定，氧化增重曲線呈規律的拋物線形。2#（0.16%N）試樣在氧化前期出現小幅回落，可能是由于氧化初期鉻元素與氧反應生成三氧化二碳，短暫的阻礙了氧化的進行。

  根據GB/T13303—1991標準，材料的完全抗氧化級別的標準是氧化速率小于或等于。3個試樣的氧化速率均小于標準值，因此304不銹鋼方管在800℃的抗氧化能力達到了完全抗氧化的級別。