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在航空、電力、冶金、化工、石油等許多職業(yè)中，許多機(jī)械或零、部件需要在高溫下使用，要求鋼在高溫下具有抗蠕變才能、抗氧化才能、抗腐蝕性氣體才能、滿足的強(qiáng)度與耐性以及杰出的加工、焊接性。耐熱鋼是針對(duì)這種需求的一類(lèi)鋼種。對(duì)于耐熱鋼來(lái)說(shuō)，重要的功能是高溫下的抗氧化性和熱強(qiáng)性。

大多數(shù)金屬能與氧反應(yīng)構(gòu)成氧化物，氧化物的構(gòu)成速度隨溫度升高而顯著增加，因此高溫下金屬的氧化速度很快。若構(gòu)成的氧化物是揮發(fā)性氧化物，則金屬不斷丟失。但大多數(shù)金屬氧化物不簡(jiǎn)單揮發(fā)，使金屬表面掩蓋一層氧化膜，這層氧化膜會(huì)阻礙金屬與氧的進(jìn)一步反應(yīng)，使氧化反應(yīng)速度逐步降低。氧化膜對(duì)金屬的保護(hù)性由下述因素決議：

①氧化膜的性質(zhì)

氧化膜構(gòu)成后，繼續(xù)氧化要求氧分散到膜/金屬界面，或金屬分散到膜/氣界面，反應(yīng)才能繼續(xù)，金屬或氧在膜中的分散一般均經(jīng)過(guò)空位分散機(jī)制進(jìn)行，因此氧化物中空位缺陷越多，分散越快，氧化速度越快。

Al2O3和Cr2O3中的金屬/氧份額接近化學(xué)計(jì)量比，氧化物中的空位很少，因此金屬離子或氧離子在膜中的分散比較困難。一旦金屬表面構(gòu)成一層完整的Al2O3或Cr2O3膜今后，氧化反應(yīng)速度會(huì)顯著怠慢，因此膜的保護(hù)性好。

FeO、NiO的實(shí)踐化學(xué)式可寫(xiě)為Fe0.95O或Ni0.999O，即氧化物中存在顯著的金屬空位，金屬離子或氧很簡(jiǎn)單憑借這些空位向外或向內(nèi)分散，使得氧化反應(yīng)能夠保持一定的速度，因此膜的保護(hù)性差。

②氧化膜的細(xì)密性與膜中的應(yīng)力

氧化膜的細(xì)密性由氧化膜體積與被氧化的金屬體積之比值來(lái)決議，可以用Pilling-Bedworth比（PBR）來(lái)表明構(gòu)成氧化物今后構(gòu)成的體積變化：PBR＝氧化物中每個(gè)金屬離子體積/金屬中每個(gè)金屬原子體積；PBR>1，即金屬轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸锖篌w積增大，膜中發(fā)生壓應(yīng)力；PBR<1，即金屬轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸锖篌w積減小，膜中發(fā)生張應(yīng)力，不能構(gòu)成連續(xù)膜；PBR在1~2之間較好，這時(shí)的壓應(yīng)力有利于膜的細(xì)密性。PBR過(guò)大導(dǎo)致膜中應(yīng)力過(guò)大，膜也簡(jiǎn)單決裂。