水蒸氣及熱循環對於310?銹鋼高溫氧化行為影響之研究

Translated title of the thesis: Influences of water vapor and thermal cycle on high temperature oxidation behavior of 310 stainless steel
  • 馬 祥宸

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

本研究探討310不銹鋼在800、1000 ℃下乾燥與含水蒸氣的空氣下的高溫氧化行為差異,與在800、1100 ℃下循環氧化的變化。經高溫暴露試驗後,量測試片的重量變化,並利用掃描式電子顯微鏡(SEM)搭配能量質譜分析儀(EDS)觀察腐蝕後表面及橫截面的影像、微觀組織與腐蝕產物的化學組成。實驗結果顯示,310不銹鋼在800 ~1000 ℃下乾燥空氣呈現拋物線擴散機制的氧化行為,氧化速率隨著持溫時間增加而減少;而在含水蒸氣的環境下,初期其氧化增重較在乾燥環境下高,顯示在含水蒸氣環境下,其腐蝕速率增快。但在800 ℃隨著水蒸氣分壓增加(40%H2O)與在1000 ℃於較長的暴露時間下,氧化增重反而比在乾燥環境中少,主要是由於Cr2O3與H2O反應產生CrO2(OH)2蒸氣造成揮發所致。氧化後的表面形貌隨著溫度及持溫時間不同而有所改變,在800~1000 ℃乾燥空氣下,橫截面的影像及分析結果顯示氧化層外層由緻密的Cr2O3所組成,在氧化層與基材交接處及基材內部有SiO2生成。而在水蒸氣環境下,800 ℃氧化層組成與乾燥環境相似,厚度則較乾燥環境增厚、缺陷增多;1000 ℃含水蒸氣氣氛下,氧化層由於受到H2O影響主要為spinel,組織為較鬆散。而循環試驗的結果顯示,800 ℃ 200次循環後,氧化層維持保護性沒有明顯剝落現象發生,而在1100 ℃經65次循環後,可以發現氧化層有明顯剝落現象發生,顯示其抗循環氧化能力下降;而由SEM影像觀察可發現兩溫度的橫截面氧化層皆有局部地區有較明顯氧化現象,顯示經過循環氧化後,氧化層缺陷、孔洞多,讓空(氧)氣容易進入銹皮介面,加速氧化。
Date of Award2018 Sep 3
Original languageChinese
SupervisorWen-Ta Tsai (Supervisor)

Cite this

水蒸氣及熱循環對於310?銹鋼高溫氧化行為影響之研究
祥宸, 馬. (Author). 2018 Sep 3

Student thesis: Master's Thesis