【摘 要】
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本研究采用固体粉末法,在0Cr18Ni9奥氏体不锈钢表面制备渗硅层,渗硅温度为1050℃,渗硅时间为4h。利用SEM、EDS和XRD等检测手段分析了渗层的结构、元素分布及相组成,并对渗层
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本研究采用固体粉末法,在0Cr18Ni9奥氏体不锈钢表面制备渗硅层,渗硅温度为1050℃,渗硅时间为4h。利用SEM、EDS和XRD等检测手段分析了渗层的结构、元素分布及相组成,并对渗层形成的反应机理和反应动力学进行了讨论。进行了600℃×100h、600℃×250h和900℃×100h高温氧化实验,对其氧化行为进行了研究分析。对试样表面观察分析,讨论了渗硅层的抗高温氧化性能,并对其作用机理进行了探讨。通过对渗硅试样和原始试样不同时间高温氧化腐蚀后测出的单位面积增重绘制出高温氧化动力学曲线,并对曲线进行动力学分析。由动力学曲线知,渗硅处理的试样有更好的抗高温氧化性能。在930℃下进行了渗碳处理,分析渗硅对高温渗碳的影响。渗层结构致密,呈均匀的柱状晶结构,主要相为Fe3Si,分为两层,最外层为白亮色高硅层,中间是渗硅层主体。渗层主要为类调幅分解产物,沿晶界有少量富硅相析出。利用显微硬度测定渗层的强度,并采用断口法进行结合强度试验,结果表明渗硅层与钢基体结合良好,断口形貌与硅的浓度梯度相关。高温氧化的氧化动力学曲线基本符合抛物线规律,600℃的氧化动力学曲线小幅平稳上升。渗硅试样氧化增重明显低于原始试样,属于完全抗氧化级。渗层的晶粒细小,达到纳米级,晶界正效应以及表面致密的SiO2膜,使其具有良好的抗氧化性能。通过氧化表面形貌的分析,600℃氧化物均匀分布,保护层致密,抗氧化性能强。高温渗碳时,硅能有效阻止碳原子,因此渗硅处理后不锈钢具有一定的抗渗碳性能。
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