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(xù)發(fā)展而成為電力能源結(jié)構(gòu)中最重要的組成部分。蒸汽發(fā)生器傳熱管作為核電機組的關(guān)鍵部件需要長期服役在高溫高壓等苛刻環(huán)境中，因此管材需具備優(yōu)異的抗蠕變性能和抗氧化性能等。有人設(shè)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(xù)致密的Al2O3保護膜。對于長期應(yīng)用于600℃以上工作環(huán)境來說，Al2O3保護膜具有更高的熱力學(xué)穩(wěn)定性和生長速率。同時這種含鋁耐熱鋼在不增加生產(chǎn)成本可用于更為苛刻的高溫環(huán)境中。因而這類新型奧氏體不銹鋼近年來備受國內(nèi)為學(xué)者的高度關(guān)注?；谏鲜龊辖鹪O(shè)計原理，本課題通過在傳統(tǒng)合金800H基礎(chǔ)上優(yōu)化其合金成分開發(fā)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(yīng)熔煉爐熔煉，鋼錠鍛成板坯，其化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)，%）為C0.08，Cr20.9，Ni34.9，Al2.4，Mo1.9，Nb0.4，F(xiàn)e余量。氧化試樣尺寸為30mm×15mm×4mm，經(jīng)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(tài)氧化行為，并繪制其高溫氧化動力曲線。結(jié)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(jié)構(gòu)進行表征。結(jié)果表明：

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