氧化皮的组成与结构对SS400热轧带钢耐蚀性的影响

论文摘要

本文以SS400热轧带钢为基体，通过不同热处理工艺在其表面制备出不同相组成与结构的氧化皮。采用XRD、EDS、LRS、EBSD、SEM、OM等分析手段对不同热处理工艺制备的氧化皮的相组成、表面和截面结构形貌进行了观察分析。通过采用室内干湿周期浸润腐蚀实验、盐雾实验和电化学测试（极化曲线、交流阻抗、开路电位及扫描Kelvin探针测试），对不同氧化皮热轧带钢的腐蚀行为及机理进行了研究。结果表明：560℃×3h炉冷制备的氧化皮致密、连续，含有极少的孔隙等缺陷，其表面不平整，有较多的白色球状物，氧化皮由内层大量的Fe3O4和外层少量的Fe2O3相组成，其Fe3O4相的平均晶粒尺寸为0.285μm。560℃×5h炉冷制备的氧化皮连续，呈分层结构，内外层结合处有较多的缺陷，其表面不平整，白色球状物密集分布，氧化皮由内层大量的Fe3O4和外层少量的Fe2O3相组成，其Fe2O3的相对含量多于560+3h+炉冷制备的氧化皮中的Fe2O3的相对含量，且Fe3O4相的平均晶粒尺寸为0.376μm。560℃×3h炉冷+真空处理（560℃×3h炉冷）制备的氧化皮连续，有少量的孔隙等缺陷，氧化皮中分布有不同的物相，主要为灰色相，还有少量的浅灰色相，其表面较平整，有极少的白色球状物零星分布，主要的组成物相为Fe3O4相，另含有极少量的Fe2O3相， Fe3O4相的平均晶粒尺寸为0.464μm。500℃×6h炉冷+真空处理（580℃×1.5h慢冷）和500℃×6h炉冷+真空处理（580℃×1.5h炉冷）制备的氧化皮连续、致密，氧化皮中均分布有不同的物相，主要为浅灰色相，还有少量的灰色相和白色的颗粒状物相，其表面均凹凸不平，无明显的白色球状物分布，原始组成物相均为Fe3O4、Fe2O3、FeO、Fe，其中Fe2O3相是微量的，500℃×6h炉冷+真空处理（580℃×1.5h炉冷）制备的氧化皮有更多的FeO相和较少的Fe3O4相，且有较多的孔洞和明显的裂痕存在， Fe3O4相的平均晶粒尺寸分别为0.668μm、0.853μm。干湿周期浸润腐蚀实验、盐雾实验、极化曲线、开路电位测试、EIS测试及SKP测试均表明不同氧化皮热轧带钢的耐蚀性与其表面氧化皮的相组成及形貌结构有密切的关系，不同氧化皮热轧带钢的腐蚀行为及机理存在差异。具备良好的致密性、连续性、完整性，由外层少量的呈连续分布状的Fe2O3相和内层大量的晶粒尺寸细小的Fe3O4相组成的复合结构的氧化皮表现出优良的耐腐蚀性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 氧化皮的概述
• 1.1.1 氧化皮的组成与结构
• 1.1.2 氧化皮形成的影响因素
• 1.1.2.1 加热温度及时间的影响
• 1.1.2.2 冷却方式的影响
• 1.1.2.3 供氧量的影响
• 1.1.2.4 钢中的合金元素（成分）的影响
• 1.1.3 氧化皮的主要缺陷
• 1.2 大气腐蚀研究
• 1.2.1 大气环境暴露实验
• 1.2.2 室内加速腐蚀实验
• 1.2.3 腐蚀电化学研究
• 1.3 选题目的及意义
• 1.4 论文研究的主要内容
• 第2章 实验内容及方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 实验内容
• 2.2.1 氧化皮的制备
• 2.2.2 氧化皮的组成结构分析
• 2.2.2.1 氧化皮的物相分析
• 2.2.2.2 氧化皮的形貌结构分析
• 2.2.3 室内加速腐蚀实验
• 2.2.3.1 干湿周期浸润腐蚀实验
• 2.2.3.2 盐雾试验
• 2.2.4 电化学测试
• 2.2.4.1 极化曲线测量
• 2.2.4.2 Ecorr-t 的测量
• 2.2.4.3 交流阻抗测量
• 2.2.4.4 SKP 测试
• 第3章 氧化皮组成与结构分析
• 3.1 氧化皮形貌结构
• 3.1.1 氧化皮的截面形貌结构
• 3.1.2 氧化皮的表面形貌结构
• 3.2 氧化皮的组成分析
• 3.2.1 XRD 分析
• 3.2.2 拉曼光谱测试分析
• 3.2.3 EBSD 测试分析
• 3.3 小结
• 第4章 室内加速腐蚀实验和电化学研究
• 4.1 干湿周期浸润腐蚀实验
• 4.2 盐雾腐蚀实验
• 4.3 极化曲线测试
• 4.4 Ecorr-t 曲线测试
• 4.5 EIS 测试
• 4.5.1 浸泡 2h 的 EIS 测试
• 4.5.2 周浸实验带锈试样的 EIS 测试
• 4.5.3 盐雾实验带锈试样的 EIS 测试
• 4.6 SKP 测试
• 4.7 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢