TP439不锈钢在800 ℃高温水蒸气中的初期氧化行为

1.实验材料

TP439铁素体不锈钢，经线切割后处理成尺寸为16×15×1.5mm的矩形试样。

2.水氧实验

800℃，气氛为90%H₂O+10%Ar (体积分数%)，保持气体流量为0.15mm³/min。分别氧化15、30、45、60、90、120、240、480、720、1440和2880min，利用高精度天平对氧化后的样品称重，获得氧化动力学曲线。

3.氧化动力学

1)初期阶段0-2h：氧化增重快，遵循线性规律

2)第二阶段2-48h：氧化速率减慢，遵循抛物线规律。

4.热力学上，Cr比Fe更易氧化。随着时间推移，Cr从基体内扩散至表面，逐步形成保护性更好的富Cr氧化层。

图. TP439不锈钢在800 ℃高温水蒸气中48和2 h的氧化动力学曲线

1、 TP439 不锈钢在初期阶段的氧化速率较快，氧化动力学符合线性氧化规律，线性速率常数k_l为5.21×10^-2mg·cm^-2·h^-1；第二阶段的氧化动力学符合抛物线增长规律，抛物线速率常数 k_p为1.54×10^-3mg·cm^-2·h^-1。

2、 TP439不锈钢氧化2 h后，XRD检测到微弱的 (Cr，Fe)₂O₃、Cr₂O₃和Fe₂O₃衍射峰；氧化48 h后，氧化产物的主要成分为 (Cr，Fe)₂O₃和少量的 Cr₂O₃、Fe₂O₃、FeCr₂O₄尖晶石氧化物。

3、 在800 ℃高温水蒸气环境中，TP439不锈钢在氧化初期阶段，氧化过程受界面反应控制，随着氧化膜的不断增厚，离子在氧化膜中的扩散速度受到阻碍，氧化控制步骤转为扩散控制。由于晶界是元素快速扩散通道，在氧化过程中表面沿晶界处生成网状氧化物，但随氧化时间延长，网状氧化物特征变得不明显。

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