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不锈钢带表面氧化铁皮的成分分析

不锈钢带表面的氧化铁皮,因为自身钢组织的化学成分、轧制时表面温度、轧制时加热与终轧温度、冷却制度、周转介质的含氧量的差异,所以不锈钢带表面的氧化铁皮的组成也会有所区别。

通过铁氧系的热力分析表明,铁的氧化过程顺序依次为铁、含氧量23.26%的氧化铁、含氧量27.64%的四氧化三铁、含氧量30.04%的三氧化二铁。热力分析同样表明在氧化过程中可能会生成很多独立的相。这些相分别是铁内氧化物固溶体、富氏体相、四氧化三铁、三氧化二铁及氧化物固溶体。

在铁氧状态下,各相在平衡状态下的稳定界限时;当温度高于575℃时,富氏体组织是稳定的,而在温度较低时分解成为磁性氧化铁和金属铁。

假如氧化铁皮在570-300℃之间急速冷却,则富氏体相就会来不及分解,在更低的温度时就会被固定下来。缓冷时铁皮中富氏体相只是少量存在或完全没有。而当加热到高于1100℃时,尤其是氧含量有限、水蒸汽或碳的氧化物含量较高的情况下,三氧化二铁将还原成四氧化三铁。

不锈钢带经高温处理后,在其表面形成的氧化铁皮为各种相的混合体。假如不锈钢板表面氧化时温度高于570度并有过量氧气,而随后又是相当快的冷却,则通常氧化铁皮会由3层组成,直接附着在钢铁表面的一层是富氏体,再上面一层是Fe3O4,最上面Fe2O3。因为热轧碳素结构的终轧温度通常会被控制在870℃左右,周转介质含有大量的氧气,随后又是相当快的冷却速度,因此其氧化铁皮通常均为以上三层结构。

一般不锈钢带中除了铁原子之外,还会含有其他元素。例如有的会含有很多的铬原子与镍原子,就算是普通的碳素结构中,也会含有少量的碳、硅、锰、磷、硫等元素的原子。在这种情况下,扩散的就不仅仅只是铁离子,别的元素离子也会同时扩散。这些元素的离子,均能和氧化合成为氧化物。所以氧化铁皮中除铁的氧化物之外,还会含有部分其他元素的氧化物。比如从含15-16%铬的不锈钢带氧化膜的光谱分析可知,氧化膜中就含有23.1%的FeO,70%Cr2O3与2.38%的SiO2。

此外,任何两种元素的原子,其扩散速度均不相等。例如硅、铬原子的扩散速度就远慢于铁原子,所以它们的氧化物多差距靠近基铁部分,甚至还会成为氧化铁皮下的单独一层氧化物,这就大大增加了不锈钢带的酸洗难度。


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