Начальная стадия окисления электротехнической стали, легированной кремнием, на воздухе в интервале температур 360–740 °С

Abstract

Исследована кинетика начальной стадии окисления электротехнической стали, легированной кремнием, с использованием методов цветной индикации и микрорентгеноспектрального анализа. Установлено, что скорость окисления как железа, так и стали определяется диффузионными процессами. Окисление железа описывается параболической зависимостью hn = k.., а кинетическое уравнение для стали имеет вид h = K ln.. + b. Для железа в интервале температур 520–570 °C энергия активации процесса равна (48,049 ± 0,1) кДж•моль–1, а в интервале температур 580–600 °C – (196,359 ± 0,1) кДж•моль–1. Возрастание энергии активации связано с появлением в оксидной пленке вюстита. При окислении электротехнической стали энергия активации процесса при температуре ниже ~ 530 °C равна 6,770 кДж•моль–1, а выше 560 °C – 12,880 кДж•моль–1. Скорость окисления стали гораздо ниже, чем скорость окисления железа. Этот факт объясняется формированием на поверхности стали защитного оксидного покрытия, содержащего двойные оксиды типа Fe2SiO4. Kinetics of the initial stage of oxidation of the silicon electrical engineering steel is studied using methods of colour indication and X-ray spectral microanalysis. It was found that the oxidation rate is determined by diffusion processes for both iron and steel. Iron oxidation is described by the parabolic equation hn = k, whereas for steel the equation has the form h = K ln  + b. Activation energy of the process equals to 48.049±0.1 kJ•mole–1 in the temperature range of 520–570 °C and 196.359 ± 0.1 kJ•mole–1 in the range of 580–600 °C. The increase of activation energy is due to the wustite appearing in the oxide layer. Oxidation activation energy of electrical engineering steel equals to 6.770 kJ•mole–1 below ~ 530 °C and to 12.880 kJ•mole–1 above 560 °C. The rate of steel oxidation is much lower than that of iron. This is explained by the formation on the steel surface of the protective oxide coating containing binary oxides like Fe2SiO4.