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研究生:林世安
研究生(外文):Lin, Shyh-An
論文名稱:矽含量對不銹鋼之高溫氧化性質影響研究
論文名稱(外文):The Effect of Silicon Content on the High Temperature Oxidation
指導教授:蔡文達, 李汝桐
指導教授(外文):Wen-Ta Tsai, Ju-Tung Lee
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:材料科學(工程)學系
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1996
畢業學年度:84
語文別:中文
論文頁數:111
中文關鍵詞:矽含量矽的效應氧化矽氧化不銹鋼雷射表面被覆處理
外文關鍵詞:Silicon ContentSilicon EffectSilicon dioxideOxidationStainless SteelLaser Surface Cladding
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本研究探討以雷射表面被覆技術自製之含矽不銹鋼及市售AISI 310不
銹鋼的高溫氧化性質。藉由不同含矽量之不銹鋼的高溫氧化性質研究以了
解矽元素在高溫氧化過程中扮演的角色。在700~1000℃、0.5大氣壓氧氣
的環境中,以熱重分析儀量測材料之重量增加隨時間變化曲線,做為氧化
動力學的參考。另外,在700~1000℃、一大氣壓的空氣中進行恆溫氧化,
觀察試片表面及截面經不同時間(1至144小時)氧化後的氧化物型態、化學
成份及氧化物的結構,並探討氧化生成物對氧化行為的影響。 由熱重
分析實驗結果得知:在700~1000℃、0.5大氣壓氧氣的氧化環境中,氧化
速率(R)的快慢依次為:LSC-A(不含矽)>AISI 310不銹鋼>LSC-C(含3.32
wt%矽)>LSC-B(含1.84wt%矽),且四種材料的高溫氧化行為均符合拋物線
速率方程式。添加矽於不銹鋼中可增加不銹鋼的抗衡溫氧化能力,但矽含
量對抗高溫氧化能力的增進有一極限值:過量的添加並不能繼續提昇不銹
鋼的抗高溫氧化能力。而在一大氣壓的空氣環境下,AISI 310不銹鋼
於700~1000℃中恆溫氧化後的氧化物為(Mn,Cr,Fe)3O4/Cr2O3/SiO2。不含
矽的LSC-A合金經700~900℃恆溫氧化後的氧化物為Cr2O3;而經1000℃恆
溫氧化後的氧化物則為(Fe,Cr)2O3/Cr2O3,且有不連續的富鎳氧化物分佈
其中。矽含量為1.84wt%的LSC-B合金經700~900℃恆溫氧化後的氧化物為
Cr2O3;經1000℃恆溫氧化後的氧化物則為Cr2O3/SiO2。而矽含量高
達3.32wt%的LSC-C合金經700~1000℃恆溫氧化後的氧化物為Cr2O3。
The purpose of this study was to investigate the high
temperature oxidationbehavior of AISI 310 SS and silicon-
containing stainless steels produced by Laser Surface Cladding
(LSC) process. The effects of silicon on the oxidationbehavior
of stainless steels were also explored. Thermogravimetric
analyses(TGA)were conducted between 700~1000℃ in 0.5 atm oxygen
partial pressure. SurfaceSurface morphology of the oxides formed
on the alloy surface after different exposure time, ranging from
1 to 144 hour, in 1 atm air between 700~1000℃ wasexamined. The
structure and chemical composition of the oxides formed after
theoxidation test were also analyzed. TGA results showed that
oxidation kinetics of all alloys studied follow the parabolic
rate law. The oxidation rates of the alloys studied increase in
the following order: LSC-B(1.84wt% Si), LSC-C(3.32wt% Si), AISI
310 SS, LSC-A(without Si). The results indicated that the
addition of Si to stainless steelscould improve its oxidation
resistance, but there was an ultimate content of Sion improving
the oxidation resistance of the LSC alloys. In excess of the
ultimate value, the beneficial effect of Si on improving the
oxidation resistance disappeared. The oxides formed on AISI 310
SS in 1 atm air between700~1000℃ were (Mn,Cr,Fe)3O4/Cr2O3/SiO2.
The oxide formed of LSC-A alloy wasCr2O3 at 700~900℃. At
1000℃, the oxide formed constituted with a Cr2O3 innerlayer and
an outer layer of (Fe,Cr)2O3 with some Ni-rich oxide
disperseddiscontinuously in it. For LSC-B alloy, the oxide
formed in 1 atm air at 700~900℃ was Cr2O3, and the oxides were
Cr2O3/SiO2 at 1000℃. For LSC-C alloy, only Cr2O3 was identified
in the same environment.
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