Вплив попереднього оксидування на корозійну тривкість феритно-мартенситних сталей у розплаві свинцю

Abstract

Досліджено вплив попереднього оксидування (800°С, 24 h) сталей феритно-мартенситного класу (конструкційної EП823 і дисперсійно зміцненої оксидами Fe–14Cr) на корозійну тривкість у кисневмісному розплаві свинцю (10–6…10–7 wt.% O) під час витримки при 650°С упродовж 500 h. За витримки неоксидованих сталей у кисневмісному свинці на поверхні формується окалина з багатошаровою структурою: для сталі ЕП823 на основі шпінелі (Fe, Cr)₃O₄ зі збільшенням вмісту хрому в напрямку до матриці та острівковим утворенням на поверхні (Fe, Cr)₂O₃, а для дисперсійно зміцненої оксидами сталі – зі зовнішнього підшару магнетиту Fe₃O₄ та внутрішнього підшару Me₂O₃ (Me = Fe, Cr). Встановлено, що попереднє оксидування сталей призводить до інтенсифікації дифузії хрому до поверхні і сприяє формуванню оксидного шару на основі хромовмісної шпінелі Ме₃О₄ (Ме = Fe + Cr). Під час витримки оксидованих сталей у свинці виявлено структурну перебудову попередньо сформованих оксидних шарів: для сталі ЕП823 з (Fe, Cr)₃O₄ до Cr₂O₃, для дисперсійно зміцненої сталі – з (Cr, Fe)₃O₄ до (Cr, Fe)₂O₃.

Исследовано влияние предварительного оксидирования (800°С, 24 h) сталей ферритно-мартенситного класса (конструкционной ЭП823 и дисперсионно упрочненной оксидами Fe–14Cr) на коррозионную стойкость в кислородсодержащем расплаве свинца (10–6...10–7 wt.%) при 650°С в течение 500 h. Во время выдержки неоксидированных сталей в свинце на поверхности формируется оксидный слой с многослойной структурой: для стали ЭП823 на основе шпинели (Fe, Cr)₃O₄ с увеличением количества хрома в направлении к матрице и несплошным формированием на поверхности (Fe, Cr)₂O₃, а для дисперсионно упрочненной оксидами стали – из внешнего подслоя магнетита Fe₃O₄ и внутреннего подслоя Me₂O₃ (Me = Fe, Cr). Установлено, что предварительное оксидирование приводит к интенсификации диффузии хрома к поверхности и, следовательно, способствует формированию оксидного слоя на основе хромсодержащей шпинели Ме₃О₄ (Me = Fe + Cr). Во время выдержки в свинце предварительно оксидированных сталей происходит структурная перестройка предварительно сформированных оксидных слоев: для стали ЭП823 с (Fe, Cr)₃O₄ к Cr₂O₃, для дисперсионно упрочненной стали – с (Cr, Fe)₃O₄ к (Cr, Fe)₂O₃.

The effect of preliminary oxidation (800°C, 24 h) of ferritic-martensitic steels (both structural EP900 and oxide dispersion strengthened Fe–14Cr) on corrosion resistance in an oxygen-saturated lead melt (10–6...10–7 wt.%) at 650°C for 500 h has been investigated. During the exposure of non-oxidized steels to lead the oxide layer with a multilayered structure is formed on the surface: for steel EP823 it is based on spinel (Fe, Cr)₃O₄ with increasing amounts of chromium in a direction to the matrix and the formation of a discontinuous (Fe, Cr)₂O₃ on the surface, and for ODS steel oxide – it is based on external sub-layer of magnetite Fe₃O₄ and an inner sub-layer of Me₂O₃ (Me = Fe, Cr). It is found that the preliminary oxidation leads to an intensification of the diffusion of chromium to the surface and hence promotes the formation of an oxide layer based on the chromium-containing spinel Ме₃О₄ (Me = Fe + Cr). During exposure to lead of the oxidized steels the restructuring of the preformed oxide layers occurs, i.e. for EP823 steel from (Fe, Cr)₃O₄ to Cr₂O₃, for ODS steel – from (Cr, Fe)₃O₄ to (Cr, Fe)₂O₃.