耐热不锈钢310S的高温氧化性能

清源泉

高温抗氧化性能作为耐热钢的一个重要性能指标，已经被众多研究者关注。钢中特殊合金元素是改善和提高合金抗氧化性能的重要原因，在保证基本性能的前提下，合适地加入合金元素是改善和提高合金抗氧化性能的重要原因，合金元素的合适加入能在钢表面形成不同的致密氧化膜，从而提高其高温抗氧化性。

耐热不锈钢310S是高铬高镍奥氏体不锈钢，其不仅具有优良的耐蚀、力学性能，同时也具有优异的高温耐氧化性、抗蠕变性。因此，被广泛应用在各种高温炉、特殊环境的高温部件等。

关于耐热不锈钢310S的高温氧化机制，目前已经有了研究。太原钢铁集团的研究人员通过研究310S在空气中的高温氧化试验来评定其高温氧化性能，在分析氧化动力学增重曲线的基础上，研究其氧化膜的形貌、分布、结构，并对其形成机制进行了解释。

试验样品取自太钢奥氏体耐热不锈钢310S热板，化学成分见下表(质量分数，%)：C0.055，Si0.50，Mn1.03，Cr25.52，Ni19.25。

将样品切割成30mm×15mm×4mmm，每个试验点使用3个平行样，对试样进行研磨，经水砂纸打磨除去表面氧化皮及线切割加工痕迹，然后用乙醇清洗吹干。准备与试样相同数量的坩埚，进行编号，用电阻加热炉对其进行烘烤，使坩埚中的残留物质充分发挥，质量恒定。将高温氧化的试样直接置于坩埚中，一同放入箱式电阻炉中进行高温氧化。试验气氛为空气，氧化温度分别为800、900、1000℃；每个试样处理时间分别为20、40、60、80、100、120、140h。氧化完成后称重并记录，称重仪器为电子分析天平。高温氧化试验结束后，用X射线衍射仪对氧化产物进行物相分析，用扫描电子显微镜、能谱仪分析氧化膜的表面形貌。分析结果表明：

（1）耐热不锈钢310S在800、900、1000℃下表现出很好的抗氧化性。各温度下随着时间的延长，均有不同程度氧化增重的趋势，但随着时间延长氧化趋势减缓。同时随着温度的升高，氧化速率增快。

（2）氧化膜由外层致密的尖晶石MnCr2O4、Cr2O3和内层的SiO2组成，随温度升高，MnCr2O4衍射峰增强，生成物增多。3层致密的结构加上氧化物本身的良好抗氧化性能，使耐热不锈钢310S整体表现出很好的抗高温氧化性。