浙江至德钢业有限公司310S不锈钢表面氧化膜结构分析报告

   310S不锈钢在650℃/25MPa水中腐蚀3000h后的截面形貌如图所示，可以看出氧化膜很薄且为双层结构，内层氧化膜厚度约为1μm，外层氧化膜的厚度稍薄，且不完整。310S不锈钢在650℃/25MPa水中腐蚀3000小时后成分分析如表所示，外层氧化膜富含Fe和O，Fe与基体含量相当，贫Ni内层氧化膜富含Cr和O，Cr含量高于基体含量，但Ni含量低于基体。

   由于310S不锈钢表面的氧化膜很薄，用扫描电镜分析的方法很难得到氧化膜的结构信息，因而采用XPS并结合Ar离子溅射的方法获得元素的深度分布信息。在380℃腐蚀2000h后的试样中Cr、Fe、Ni的化学状态如图所示。可以看出Cr在氧化层中以Cr2O3形式存在。2分钟溅射后Cr2O3大量存在，当溅射时间超过30分钟后，除了含有Cr2O3外，开始出现单质Cr，当溅射时间超过44分钟后则完全为单质Cr，说明此时溅射已进入奥氏体不锈钢310S基体内。Fe元素在氧化膜表面以Fe3O4形式存在，当溅射时间达到14分钟时，少量Fe开始出现，溅射时间达到22分钟时，Fe单质增加，Fe3O4基本消失，44分钟后，完全进入310S不锈钢基体。Ni元素在表面膜中始终以单质状态存在，未发生氧化反应。

   在550℃腐蚀3000小时后的试样中Cr、Fe、Ni的化学状态如图所示。可以看出Cr在氧化层中以Cr2O3、（Fe，Ni）Cr2O4形式存在。当溅射时间超过30min后，开始出现单质Cr，当溅射时间超过40min后单质Cr增加，到50min后，说明Cr2O3、NiCr2O4开始消失，说明溅射深度接近奥氏体不锈钢310S不锈钢基体。Fe元素在氧化膜表面以Fe3O4形式存在，当溅射时间达到20分钟时，Fe3O4已消失，之后完全进入310S不锈钢基体。Ni元素在表面膜中仍然基本以单质状态存在，基本未发生氧化反应。

   在550℃腐蚀3000小时后的试样中Cr、Fe、Ni的化学状态如图所示。可以看出Cr在氧化层中以Cr2O3形式存在。当溅射时间超过20分钟后，开始出现单质Cr，当溅射时间超过50分钟后Cr2O3基本消失，说明溅射深度接近奥氏体不锈钢310S不锈钢基体。Fe元素在氧化膜表面以Fe3O4形式存在，当溅射时间达到35分钟时，Fe3O4已消失，基本为Fe单质。Ni元素在表面膜中基本以单质状态存在，未发生氧化反应。