CO_(2)和N_(2)混合气氛中GCr15轴承钢的氧化行为

作者：杜严伟; 张学湛; 王波; 张守意; 左小伟

来源：材料工程, 2022, 1-12.

• 25%CO2+75%N2混合气氛
• GCr15轴承钢
• 氧化
• 加热温度
• 保温时间

为了探索GCr15轴承钢在25%CO2+75%N2混合气氛下的氧化生长机制，本文采用模拟气氛和非连续称重的方法，研究了GCr15轴承钢的氧化动力学。采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪观察分析了腐蚀产物的形貌和相组成，并通过热力学计算混合气氛及实验温度下主要反应的吉布斯自由能△G。研究结果表明：氧化增重随保温时间延长和加热温度升高增加，符合抛物线规律；1150、1175、1200℃下的氧化速率常数KT分别为1.24、1.53、2.17 mg2mm-4min-1，混合气氛下GCr15轴承钢的氧化激活能为195×103kJ/mol。氧化层厚度和致密度随保温时间延长和加热温度升高增加。轴承钢氧化层外层中O和Fe在致密层更为富集，氧化产物主要由FeO和Fe3O4组成；氧化层内层Si、Cr、C三种元素更为富集，氧化产物主要由FeO组成。这与热力学计算结果吻合。氧化铁皮外层的铁氧化物颗粒呈金字塔状，颗粒之间具有一些细小的孔隙可供气体流通。氧化过程中反应物的扩散速率控制氧化行为，后期氧化速率降低的原因是（i）氧化皮隔绝气氛；（ii）氧化皮中疏松层多孔减少基体中Fe扩散；（iii）氧化产物中硅酸盐熔融堵塞孔隙减少气体流通。

• 单位
  东北大学