不锈钢板耐氧化性能受哪些因素影响

不锈钢知识
不锈钢板面发生氧化时会形成氧化物富集,而一旦达到一定规模,进一步氧化就会明显减慢,除非不锈钢板面氧化膜受到机械去除或破裂。而假如不锈钢板在负载下发生变形,就会产生这种情况。

不锈钢板面发生氧化时会形成氧化物富集,而一旦达到一定规模,进一步氧化就会明显减慢,除非不锈钢板面氧化膜受到机械去除或破裂。而假如不锈钢板在负载下发生变形,就会产生这种情况。

不锈钢板

不锈钢板

在不锈钢板来说,形成的氧化皮主要成分是富铬。这层氧化皮膜会避免氧化更进一步,不过在氧化物形成中损失的不锈钢金属会略微减弱不锈钢板的有效强度。

耐氧化性主要受到温度、气体组成与水分含量和铬含量等影响。

奥氏体不锈钢是最好的选择,因为它们也有着好于铁素体不锈钢的高温强度。奥氏体氧化物较高的热膨胀率有可能会产生变形等问题,并且还有可能使得热循环期间的水垢发生损耗。

稳定氧化物形成的条件主要有如下几点。

首先是氧化主要受到大气中可用的氧气含量影响。涉及空气、二氧化碳与蒸汽的气体混合物都会促进氧化。耐氧化性是因为在不锈钢板表面生成富铬氧化物。当形成时,其只以比较慢的速度生长,从而保护下层不锈钢板基体不会被更进一步氧化。氧化气氛条件利于进一步氧化。水蒸汽可能会不利于不锈钢板的抗氧化性能。

这可能是保护氧化皮可塑性降低的结果。作为普通规则,相比于干燥空气,潮湿空气中服务的最高使用温度要减小大概40-65℃。要考虑高温蒸汽当作特殊情况。

假如不锈钢板面的氧化物层在循环温度条件下产生裂纹,那么总体氧化速率会有明显增加。这是奥氏体不锈钢系列的一个问题,反映在间歇温度条件下的最高使用温度,而非连续使用条件。相比之下,铁素体与马氏体不锈钢一般有着较连续使用温度更高的间歇性。

铬含量对于不锈钢材料的抗氧化性是最关键的。尽管铁素体430不锈钢与奥氏体304不锈钢,316不锈钢和321不锈钢的18%铬含量提供良好的抗氧化性,不过特别设计用在抗氧化的不锈钢板一般在该范围内有着比较高的铬含量20-25%,例如310不锈钢。

镍还利于增强不锈钢板的抗氧化性能,这可能是因为改善了氧化层粘附性。