汽车排气歧管用不锈钢高温氧化行为研究.pdf

摘要

本文通过模拟尾气中的高温氧化动力学实验和高温循环氧化实验，研究了不

同氧化时间对三种铁素体不锈钢氧化动力学和氧化铁皮形貌的影响，分析钢材的

氧化动力学曲线，并计算了氧化激活能，最大程度上模拟了汽车排气歧管的工作条

件。利用X射线衍射仪（XRD）对氧化铁皮的物相进行了检测，扫描电子显微镜

（SEM）以及能谱分析（EDS）对氧化铁皮的形貌进行了表征，实验结果如下：

在950℃-1100℃范围内的模拟尾气条件下氧化，H、H、H铁素体不锈钢的

346

氧化动力学曲线均符合抛物线规律。H4铁素体不锈钢单位面积增重量最少，且经

过数学拟合得到的氧化激活能为三种钢中最高，H4钢的抗高温氧化性能最好。

在950℃时H钢氧化铁皮由MnCrO和FeCrO组成的外层和以CrO为主

3242423

的内层组成。在1050℃时氧化铁皮由以MnCrO和FeCrO为主的外层、以CrO

242423

为主的中间层和以富Si氧化物为主的内层构成。在1050℃时，基体/氧化铁皮界面

的异质推进，促进富硅元素的氧化物在基体/氧化铁皮界面处生成，造成基体金属

的隆起，进而造成凸起的产生。

H钢在950℃和1050℃下的氧化铁皮均呈现双层结构。外层为(Mn,Fe,Cr)O

434

尖晶石相，内层主要为CrO。在1050℃的模拟尾气条件下H钢氧化铁皮内形成

234

多层的富Si条带，内氧化向外氧化的转变是形成多层富Si带的主要原因。

在950℃下，H钢的氧化铁皮主要由CrO氧化物组成。在1050℃下，氧化

623

铁皮由以MnCrO和FeCrO为主的外层和以CrO为主的内层组成。在950℃和

242423

1050℃下，Si元素主要富集在基体/氧化铁皮界面处，内氧化物主要为AlO。

23

在铁素体不锈钢中加入Si元素有利于提高铁素体不锈钢的抗高温氧化性能。

当Si元素含量达到0.95%时，除了在基体/氧化铁皮界面处形成富Si氧化物，还会

在基体上生成富Si内氧化物，起到良好的保护作用。当钢基体内同时含有Si、Al

合金元素时，Al元素抑制了SiO的生成，降低SiO对铁素体不锈钢的保护性能。

22

关键词：铁素体不锈钢，高温氧化，模拟尾气，界面异质推进，内外氧化转变

Studyonhightemperatureoxidationbehaviorofstainlesssteel

forautomobileexhaustmanifold

Abstract

Inthispaper,theeffectsofd