工程科学学报，第37卷，第3期：317-323,2015年3月 Chinese Journal of Engineering,Vol.37,No.3:317-323,March 2015 DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2015.03.009:http://journals.ustb.edu.cn 含砷/铜砷C-Mn钢的高温氧化行为 辛文彬2，宋波2)区，胡春林2》，宋明明2》，孙桂林12) 1)北京科技大学钢铁治金新技术国家重点实验室，北京1000832)北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:songbo@metall.ustb.edu.cn 摘要利用热重分析仪、扫描电镜和电子探针研究了含As或者Cu+As的C-M钢的高温氧化特性.1O50℃氧化初期约 500s内，As钢和Cu一As钢为线性氧化阶段，随后转为抛物线氧化，两种钢的抛物线氧化速率均高于C一M钢.因氧化层分 离，1150℃氧化增重小于1050℃氧化增重.钢中Cu和As的存在促进了固相Fe,Si0,层的生长.由于As在氧化层/基体界面 的富集，1050℃氧化时，As钢中存在明显的条带状内部氧化粒子层：C-M钢中加入Cu和As后，其氧化层/基体界面变得崎 岖不平，内部氧化粒子的数量随着氧化时间及氧化温度的增加而增加.1050℃氧化时氧化层/基体界面处C山和As的富集程 度高于1150℃氧化. 关键词钢：铜：砷：氧化动力学：内部氧化：富集 分类号TG142.1·4 High temperature oxidation behavior of C-Mn steels containing As/Cu-As XIN Wen-bin!),SONG Bo),HU Chun-lin),SONG Ming-ming,SUN Gui-lin) 1)State Key Laboratory of Advanced Metallurgy,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:songbo@metall.ustb.edu.cn ABSTRACT The high temperature oxidation characteristics of C-Mn steels containing As or Cu +As were investigated by thermo- gravimetry,scanning electron microscopy,and electron probe micro-analysis.It is shown that the oxidation kinetic curves at 1050C obey a linear law in the first 500s and subsequently change to a parabolic law.The parabolic oxidation rates of the As and Cu-As steels are higher than that of the C-Mn steel.Due to separation of the scale from the matrix,the mass increment of the steels at 1150 C is smaller than that at 1050 C.Cu and As in the steels could promote solid Fe,SiO layer growth.A significant internal oxidation particle layer is observed in the As steel because of As enrichment at the scale/steel interface at 1050 C.The interface is found to be uneven when Cu and As are added to the C-Mn steel,and the number of internal oxides increases with increasing oxidation time and temperature.The oxidation enrichment degree of Cu and As at the scale/steel interface at 1050C is higher than that at 1150C. KEY WORDS steel:copper:arsenic:oxidation kinetics:internal oxidation:enrichment 以废钢为主要原料的电弧炉炼钢工艺，因其减少 化，这些残余元素会在氧化层/基体界面发生富集.氧 有害物排放、节能降碳等方面的优势而得到广泛发展， 化富集的C山、As等会形成熔融液相，极易沿奥氏体晶 但Cu、Sn、Sh、As等残余元素在现阶段炼钢工艺条件 界渗入，破坏晶界连续性，影响钢材的热加工性及最终 下很难去除，随着废钢循环使用其将在钢中不断富集. 产品质量.残余元素对钢热加工性的影响与其高温氧 在钢的再加热及后续轧制过程中，由于铁的选择性氧 化特性密切相关，深入理解残余元素影响钢高温氧化 收稿日期：2013-10-22 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51174019)：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(FRF-SD42010A)工程科学学报，第 37 卷，第 3 期: 317--323，2015 年 3 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 37，No． 3: 317--323，March 2015 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2015． 03． 009; http: / /journals． ustb． edu． cn 含砷 /铜砷 C--Mn 钢的高温氧化行为 辛文彬1，2) ，宋 波1，2) ，胡春林1，2) ，宋明明1，2) ，孙桂林1，2) 1) 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083 2) 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083  通信作者，E-mail: songbo@ metall． ustb． edu． cn 摘 要 利用热重分析仪、扫描电镜和电子探针研究了含 As 或者 Cu + As 的 C--Mn 钢的高温氧化特性． 1050 ℃ 氧化初期约 500 s 内，As 钢和 Cu--As 钢为线性氧化阶段，随后转为抛物线氧化，两种钢的抛物线氧化速率均高于 C--Mn 钢． 因氧化层分 离，1150 ℃氧化增重小于 1050 ℃氧化增重． 钢中 Cu 和 As 的存在促进了固相 Fe2 SiO4层的生长． 由于 As 在氧化层/基体界面 的富集，1050 ℃氧化时，As 钢中存在明显的条带状内部氧化粒子层; C--Mn 钢中加入 Cu 和 As 后，其氧化层/基体界面变得崎 岖不平，内部氧化粒子的数量随着氧化时间及氧化温度的增加而增加． 1050 ℃氧化时氧化层/基体界面处 Cu 和 As 的富集程 度高于 1150 ℃氧化． 关键词 钢; 铜; 砷; 氧化动力学; 内部氧化; 富集 分类号 TG142. 1 + 4 High temperature oxidation behavior of C--Mn steels containing As /Cu--As XIN Wen-bin1，2) ，SONG Bo1，2)  ，HU Chun-lin1，2) ，SONG Ming-ming1，2) ，SUN Gui-lin1，2) 1) State Key Laboratory of Advanced Metallurgy，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) School of Metallurgical and Ecological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: songbo@ metall． ustb． edu． cn ABSTＲACT The high temperature oxidation characteristics of C--Mn steels containing As or Cu + As were investigated by thermo￾gravimetry，scanning electron microscopy，and electron probe micro-analysis． It is shown that the oxidation kinetic curves at 1050 ℃ obey a linear law in the first 500 s and subsequently change to a parabolic law． The parabolic oxidation rates of the As and Cu--As steels are higher than that of the C--Mn steel． Due to separation of the scale from the matrix，the mass increment of the steels at 1150 ℃ is smaller than that at 1050 ℃ ． Cu and As in the steels could promote solid Fe2 SiO4 layer growth． A significant internal oxidation particle layer is observed in the As steel because of As enrichment at the scale / steel interface at 1050 ℃ ． The interface is found to be uneven when Cu and As are added to the C--Mn steel，and the number of internal oxides increases with increasing oxidation time and temperature． The oxidation enrichment degree of Cu and As at the scale / steel interface at 1050 ℃ is higher than that at 1150 ℃ ． KEY WOＲDS steel; copper; arsenic; oxidation kinetics; internal oxidation; enrichment 收稿日期: 2013--10--22 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51174019) ; 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目( FＲF-SD-12-010A) 以废钢为主要原料的电弧炉炼钢工艺，因其减少 有害物排放、节能降碳等方面的优势而得到广泛发展， 但 Cu、Sn、Sb、As 等残余元素在现阶段炼钢工艺条件 下很难去除，随着废钢循环使用其将在钢中不断富集． 在钢的再加热及后续轧制过程中，由于铁的选择性氧 化，这些残余元素会在氧化层/基体界面发生富集． 氧 化富集的 Cu、As 等会形成熔融液相，极易沿奥氏体晶 界渗入，破坏晶界连续性，影响钢材的热加工性及最终 产品质量． 残余元素对钢热加工性的影响与其高温氧 化特性密切相关，深入理解残余元素影响钢高温氧化