至德钢业304不锈钢方管抗高温氧化性能实验检测

 高温氧化也是金属化学腐蚀的一种，是检验金属耐腐蚀性能的方法。浙江至德钢业有限公司研究的304不锈钢方管为主要应用于厨具制造，故进行抗高温氧化实验，检验所设计钢种在高温使用环境中是否可以满足要求很有必要。但是不锈钢方管在高温氧化的过程中，反应时间较长，反应机理复杂，只能根据高温氧化速率和氧化动力学理论了解试样腐蚀程度的大小，判断该钢种是否具有一定的抗高温氧化性能，满足厨具高温加热的使用条件。金属在高温含有氧气的气体中发生氧化反应后，表面会形成一层氧化膜，金属是否具有一定的抗高温氧化性，防止内部的金属进一步发生氧化反应，最主要的影响因素是氧化膜是否致密与完整。

  氧化动力学实验：抗氧化性能实验在SX-2.5-12型箱式电阻炉中进行，以GB/T13303—1991钢的抗氧化性能测定方法为依据，根据家用天然气的工作温度650~850℃，选取氧化温度为800℃、氧化时间为10 h。采用重量法中的增重法计量，通过试样单位面积、单位时间的氧化增重计算出平均氧化速度及氧化后的失重百分数，来评定其高温抗氧化性能。

  为保证实验的数据的准确性，通过多次实验求平均值的方式来计算304不锈钢方管在800℃、氧化时间为10小时后的增重率及高温氧化速率，来判断该试样是否在800℃有一定的抗高温氧化性。在实验开始前，将样品放于100℃烘箱中烘干至恒重，再放入电阻炉中高温氧化，试样过程中电阻炉内持续通入空气。实验完成后，通过称量样品前后的质量变化、表面积等来计算氧化速率增重率，进而表示304不锈钢方管是否在800℃具有一定的抗高温氧化能力。试样切割为直径为10mm，高度为5mm的圆柱形，按照国家标准打磨试样表面，抛光至光亮后进行实验。 304不锈钢方管抗氧化性能实验结果表，为304不锈钢方管试样在空气中800℃下氧化10小时前后测得的数据，1#（0.14%N）试样的氧化速率为根据GB/T13303—199l标准，材料的完全抗氧化级别的标准是氧化速率小于或等于。3个试样的氧化速率均小于，因此304不锈钢方管在800℃的抗氧化能力达到了完全抗氧化的级别。

  抗氧化实验后对试样表面氧化膜进行X射线衍射分析，运用Origin和XRD软件分析实验数据得到图。最后结合热分析实验所得结果和扫描电镜观察其表面组织，来判断高温氧化后氧化膜是否致密与完整。

  从图可以观察到，1#（0.14%N）试样经氧化后生成的表面物相包括未被氧化的镍、铬、铁的化合物，其表面氧化膜主要由铁、锰、铬、铜、镍的氧化物组成。2#（0.16%N）试样经氧化后生成的表面物相包括未被氧化的镍、铬、铁的化合物，其表面氧化膜主要由铁、锰、铬、铜、镍的氧化物组成。3#（0.19%N）试样经氧化后生成的表面物相包括未被氧化的镍、铬、铁的化合物，其表面氧化膜主要由铁、锰的氧化物组成。

  由图可以看出三个试样均发生了明显的氧化，每张图均能看到明显的白色氧化物，从2#（0.16%N）试样图中，还能看到制样时留下的磨痕，说明氧化增重量很少，氧化较少。从3#（0.19%N）试样图中，能看出有一团白色氧化物在晶界处分布，说明氧化最先从晶界处发生。

  从图可以看出，三个试样在800℃保温时，试样的质量先呈直线增长然后呈较为平滑的曲线增长，随着时间的延长，氧化速率逐渐趋于稳定，氧化增重曲线呈规律的抛物线形。2#（0.16%N）试样在氧化前期出现小幅回落，可能是由于氧化初期铬元素与氧反应生成三氧化二碳，短暂的阻碍了氧化的进行。

  根据GB/T13303—1991标准，材料的完全抗氧化级别的标准是氧化速率小于或等于。3个试样的氧化速率均小于标准值，因此304不锈钢方管在800℃的抗氧化能力达到了完全抗氧化的级别。