一種含鋁奧氏體不銹鋼的高溫氧化行為

近年來，核電因其高效、清潔和可持續發展而成為電力能源結構中最重要的組成部分。蒸汽發生器傳熱管作為核電機組的關鍵部件需要長期服役在高溫高壓等苛刻環境中，因此管材需具備優異的抗蠕變性能和抗氧化性能等。有人設計了一種含Al、Nb的新型奧氏體耐熱鋼，這種耐熱鋼在高溫下能通過析出彌散分布的納米顆粒NbC來保證鋼的蠕變抗力，又能夠在鋼表面形成連續致密的Al2O3保護膜。對于長期應用于600℃以上工作環境來說，Al2O3保護膜具有更高的熱力學穩定性和生長速率。同時這種含鋁耐熱鋼在不增加生產成本可用于更為苛刻的高溫環境中。因而這類新型奧氏體不銹鋼近年來備受國內為學者的高度關注。基于上述合金設計原理，本課題通過在傳統合金800H基礎上優化其合金成分開發一種新型含Al、Nb奧氏體耐熱鋼。

試驗用Cr21Ni35NbAl鋼采用ZG-0.05真空感應熔煉爐熔煉，鋼錠鍛成板坯，其化學成分（質量分數，%）為C0.08，Cr20.9，Ni34.9，Al2.4，Mo1.9，Nb0.4，Fe余量。氧化試樣尺寸為30mm×15mm×4mm，經過固溶處理后的氧化試樣用金相砂紙打磨至2000號為止并拋光，用丙酮和乙醇溶液依次清洗氧化試樣并置入烘箱干燥。采用稱量法研究了新型Cr21Ni35NbAl鋼分別在700℃、800℃和900℃空氣中的靜態氧化行為，并繪制其高溫氧化動力曲線。結合X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）及能譜分析（EDS）對高溫氧化膜層的形貌及結構進行表征。結果表明：

（1）新型Cr21Ni35NbAl鋼在700℃、800℃和900℃氧化時氧化動力學遵循拋物線規律，氧化動力學曲線方程為y=axb，氧化膜致密，具有優異的高溫抗氧化性能，能夠長期服役在700℃環境中。