耐熱不銹鋼310S是高鉻高鎳奧氏體不銹鋼，其不僅具有優(yōu)良的耐蝕、力學(xué)性能，同時(shí)也具有優(yōu)異的高溫耐氧化性、抗蠕變性。因此，被廣泛應(yīng)用在各種高溫爐、特殊環(huán)境的高溫部件等。關(guān)于耐熱不銹鋼310S的高溫氧化機(jī)制，目前已經(jīng)有了研究。太原鋼鐵集團(tuán)的研究人員通過研究310S在空氣中的高溫氧化試驗(yàn)來評(píng)定其高溫氧化性能，在分析氧化動(dòng)力學(xué)增重曲線的基礎(chǔ)上，研究其氧化膜的形貌、分布、結(jié)構(gòu)，并對(duì)其形成機(jī)制進(jìn)行了解釋。試驗(yàn)樣品取自太鋼奧氏體耐熱不銹鋼310S熱板，化學(xué)成分見下表(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)：C0.055，Si0.50，Mn1.03，Cr25.52，Ni19.25。將樣品切割成30mm×15mm×4mmm，每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)使用3個(gè)平行樣，對(duì)試樣進(jìn)行研磨，經(jīng)水砂紙打磨除去表面氧化皮及線切割加工痕跡，然后用乙醇清洗吹干。準(zhǔn)備與試樣相同數(shù)量的坩堝，進(jìn)行編號(hào)，用電阻加熱爐對(duì)其進(jìn)行烘烤，使坩堝中的殘留物質(zhì)充分發(fā)揮，質(zhì)量恒定。

將高溫氧化的試樣直接置于坩堝中，一同放入箱式電阻爐中進(jìn)行高溫氧化。試驗(yàn)氣氛為空氣，氧化溫度分別為800、900、1000℃；每個(gè)試樣處理時(shí)間分別為20、40、60、80、100、120、140h。氧化完成后稱重并記錄，稱重儀器為電子分析天平。高溫氧化試驗(yàn)結(jié)束后，用X射線衍射儀對(duì)氧化產(chǎn)物進(jìn)行物相分析，用掃描電子顯微鏡、能譜儀分析氧化膜的表面形貌。分析結(jié)果表明：（1）耐熱不銹鋼310S在800、900、1000℃下表現(xiàn)出很好的性。各溫度下隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，均有不同程度氧化增重的趨勢(shì)，但隨著時(shí)間延長(zhǎng)氧化趨勢(shì)減緩。同時(shí)隨著溫度的升高，氧化速率增快。（2）氧化膜由外層致密的尖晶石MnCr2O4、Cr2O3和內(nèi)層的SiO2組成，隨溫度升高，MnCr2O4衍射峰增強(qiáng)，生成物增多。3層致密的結(jié)構(gòu)加上氧化物本身的良好性能，使耐熱不銹鋼310S整體表現(xiàn)出很好的抗高溫氧化性。

工業(yè)用的鐵和鋼都是鐵碳兩種元素達(dá)的合金，含碳量在2.11%以上的是鐵，在2.11%以下的是鋼。鑄鐵和鑄鋼是工業(yè)機(jī)加工中常用的加工材料。下面，我們介紹幾種常見的鑄鐵和鑄鋼材料，以及它們的材料特性和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。灰鑄鐵灰鑄鐵是含有片狀石墨的鑄鐵，是應(yīng)用廣泛的鑄鐵，產(chǎn)量占鑄鐵總產(chǎn)量的80%以上?；诣T鐵材料綜合力學(xué)性能低，抗壓強(qiáng)度大，是本身抗拉強(qiáng)度的3到4倍。消振能力比鋼大10倍，故經(jīng)常用來制造承受振動(dòng)的機(jī)座。彈性模量較低，其壁厚變化對(duì)力學(xué)性能影響較大。由于其對(duì)冷卻速度有很大的敏感性，灰鑄鐵鑄件在厚度較薄的截面上經(jīng)常出現(xiàn)白口和裂紋，而在厚度較厚的截面上又經(jīng)常導(dǎo)致琉松情況。因此，灰鑄鐵件截面厚度存在一個(gè)臨界值，如果超過了這個(gè)值，隨著壁厚增加，其強(qiáng)度、消振能力、彈性模量等力學(xué)性能不僅不會(huì)增強(qiáng)，反而顯著減弱。由于灰鑄鐵熱穩(wěn)定性較低，因此不能用于制造那些長(zhǎng)時(shí)間工作在超過250攝氏度環(huán)境下的零件。

相比于鑄鋼材料，采用灰鑄鐵可以得到厚度更薄，幾何形狀更復(fù)雜的鑄件，而且鑄件中的殘余內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形都要更小一些。由于在各截面上性能比較均勻，灰鑄鐵常用于制造要求高，但截面不一定較厚的鑄件。蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵是呈蠕蟲狀的鑄鐵，它摻入的石墨形態(tài)是介于片狀石和球狀之間的，化學(xué)結(jié)構(gòu)與灰鑄鐵類似。蠕墨鑄鐵綜合力學(xué)性能比灰鑄鐵略好一點(diǎn)，而比球墨鑄鐵略遜，其沖擊韌性、延長(zhǎng)率抗壓強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度等均在二者之間，壁厚變化對(duì)力學(xué)性能影響比灰鑄鐵小。蠕墨鑄鐵對(duì)冷卻速度的敏感性比灰鑄鐵小得多，且具有良好的導(dǎo)熱性，所以經(jīng)常用來制造工作環(huán)境溫度苛刻，溫度梯度比較大的零件。由于蠕墨鑄鐵材料強(qiáng)度較高，致密性好，對(duì)于缺口的敏感性小，具有良好的工藝性能，可以用來制造幾何形狀復(fù)雜的大型零件。為了節(jié)約廢鋼，減輕鑄件的重量，蠕墨鑄鐵還可用來替代孕育鑄鐵件，這樣做還可以達(dá)到有效提升成品率、增強(qiáng)鑄件氣密性的目的，特別適于生產(chǎn)液壓件。

球墨鑄鐵經(jīng)過球化處理以及孕育處理而獲得的球狀石墨稱為球墨鑄鐵，這是上世紀(jì)中葉發(fā)展起來的一種高強(qiáng)度鑄鐵材料，綜合性能較高，接近于鋼，在工業(yè)上有十分廣泛的應(yīng)用。球墨鑄鐵強(qiáng)度、塑性和彈性模量都要比灰鑄鐵好，抗磨性比灰鑄鐵高一倍，壁厚變化對(duì)力學(xué)性能影響小，但消振能力比灰鑄鐵低。雖然球墨鑄鐵對(duì)冷卻速度的敏感性較大，但由于其具有很高的熱穩(wěn)定性，對(duì)高溫的耐受能力很強(qiáng)，因而可以用來制造在300到400攝氏度環(huán)境下工作的零件。它的力學(xué)性能受化學(xué)成分改變的影響較小，因此相對(duì)于其他鑄鐵材料，成品率更高。由于體積收縮率大，而線收縮率小，容易形成縮孔、縮松，球墨鑄鐵鑄件通常被設(shè)計(jì)成厚度均勻的結(jié)構(gòu)，盡量避免厚大斷面。鑄鋼鑄鋼是含碳比例在2.11%以下的鐵碳合金材料，含碳比例低于0.2%的屬于低碳鋼，在0.2%到0.5%之間的屬于中碳鋼，高于0.5%的屬于高碳鋼。

另外，還有低合金鋼和高錳鋼等類型。鑄鋼材料綜合力學(xué)性能高，抗壓強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度基本相當(dāng)，壁厚變化對(duì)力學(xué)性能影響很小，消振能力較低。因其壁厚變化對(duì)力學(xué)性能影響小，故適用于制造大厚度零件，但由于具有內(nèi)應(yīng)力和翹曲較大的特點(diǎn)，不適用于制造幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件。氣體飽和傾向較大，材料表面易產(chǎn)生旗氣泡，所以加工余量比鑄鐵材料多。雖然鑄鋼材料有很高的熱穩(wěn)定性，但由于熱收縮率大，溫度變化時(shí)很容易發(fā)生開裂現(xiàn)象，所以設(shè)計(jì)時(shí)要強(qiáng)調(diào)壁厚均勻，轉(zhuǎn)角圓滑。提高鋼水潔凈度，即大大降低吹煉終點(diǎn)時(shí)的各種夾雜物含量，要求S低于0.005%；P低于0.005%，N低于20ppm。提高化學(xué)成分及溫度給定范圍的命中精度，為此采用復(fù)合吹煉、對(duì)熔池進(jìn)行高水平攪拌并采用現(xiàn)代檢測(cè)手段及控制模型。減少補(bǔ)吹爐次比例，降低噸鋼耐材消耗。鐵水預(yù)處理對(duì)改進(jìn)轉(zhuǎn)爐操作指標(biāo)及提高鋼的質(zhì)量有著十分重要的作用。