【摘 要】
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为了探索GCr15轴承钢在25%CO2+75%N2混合气氛下的氧化生长机制，本文采用模拟气氛和非连续称重的方法，研究了GCr15轴承钢的氧化动力学。采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪观察分析了腐蚀产物的形貌和相组成，并通过热力学计算混合气氛及实验温度下主要反应的吉布斯自由能△G。研究结果表明：氧化增重随保温时间延长和加热温度升高增加，符合抛物线规律；1150、1175、1200℃下的氧化速率常
【机 构】
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东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目（U1860103）；
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为了探索GCr15轴承钢在25%CO2+75%N2混合气氛下的氧化生长机制，本文采用模拟气氛和非连续称重的方法，研究了GCr15轴承钢的氧化动力学。采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪观察分析了腐蚀产物的形貌和相组成，并通过热力学计算混合气氛及实验温度下主要反应的吉布斯自由能△G。研究结果表明：氧化增重随保温时间延长和加热温度升高增加，符合抛物线规律；1150、1175、1200℃下的氧化速率常数KT分别为1.24、1.53、2.17 mg2mm-4min-1，混合气氛下GCr15轴承钢的氧化激活能为195×103kJ/mol。氧化层厚度和致密度随保温时间延长和加热温度升高增加。轴承钢氧化层外层中O和Fe在致密层更为富集，氧化产物主要由FeO和Fe3O4组成；氧化层内层Si、Cr、C三种元素更为富集，氧化产物主要由FeO组成。这与热力学计算结果吻合。氧化铁皮外层的铁氧化物颗粒呈金字塔状，颗粒之间具有一些细小的孔隙可供气体流通。氧化过程中反应物的扩散速率控制氧化行为，后期氧化速率降低的原因是（i）氧化皮隔绝气氛；（ii）氧化皮中疏松层多孔减少基体中Fe扩散；（iii）氧化产物中硅酸盐熔融堵塞孔隙减少气体流通。
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