Effect of Rare Earth on Oxidation Behavior of 9Cr-3Co-2W Martensitic Heat-resistant Steel in 625 ℃ Water Vapor Environment

Geng Wei; Zhu Zhibao; Ma Jinhui; Song Xinli; Ge Rui

doi:10.20057/j.1003-8620.2025-00066

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Effect of Rare Earth on Oxidation Behavior of 9Cr-3Co-2W Martensitic Heat-resistant Steel in 625 ℃ Water Vapor Environment

Product Research and Development | 更新时间：2025-09-02

- Effect of Rare Earth on Oxidation Behavior of 9Cr-3Co-2W Martensitic Heat-resistant Steel in 625 ℃ Water Vapor Environment
- Special Steel Vol. 46, Issue 4, Pages: 43-48(2025)
- 作者机构：
  
  1.武汉科技大学耐火材料国家重点实验室，武汉 430081
  2.大冶特殊钢有限公司，黄石 435001
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20057/j.1003-8620.2025-00066
  CLC： TG142
- Received：12 March 2025，
  
  Revised：2025-04-07，
  
  Accepted：07 April 2025，
  
  Published：30 July 2025
- 稿件说明：
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耿伟,朱志宝,马金辉等.稀土对9Cr-3Co-2W马氏体耐热钢在625 ℃水蒸汽环境中的氧化行为影响[J].特殊钢,2025,46(04):43-48.

Geng Wei,Zhu Zhibao,Ma Jinhui,et al.Effect of Rare Earth on Oxidation Behavior of 9Cr-3Co-2W Martensitic Heat-resistant Steel in 625 ℃ Water Vapor Environment[J].Special Steel,2025,46(04):43-48.
耿伟,朱志宝,马金辉等.稀土对9Cr-3Co-2W马氏体耐热钢在625 ℃水蒸汽环境中的氧化行为影响[J].特殊钢,2025,46(04):43-48. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2025-00066.

Geng Wei,Zhu Zhibao,Ma Jinhui,et al.Effect of Rare Earth on Oxidation Behavior of 9Cr-3Co-2W Martensitic Heat-resistant Steel in 625 ℃ Water Vapor Environment[J].Special Steel,2025,46(04):43-48. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2025-00066.

摘要

抗蒸汽氧化腐蚀是评价锅炉钢的重要指标。本研究对9Cr-3Co-2W马氏体耐热钢（/%：0.08C，0.40Si，0.40Mn，9.00Cr，0.20Ni，0.50Mo，1.50 W，0.05Nb，0.20V，0.07，0.030Al，0.0012B，S≤0.010，P≤0.020）进行了不加稀土和加稀土

［Ce］为0.03%两组试验，在625 ℃水蒸汽环境中的氧化动力学曲线，并借助SEM、XRD等分析氧化膜的形貌与结构。结果表明，两组实验钢在625 ℃水蒸汽环境中氧化铁皮外层主要均是富Fe的氧化物Fe

或Fe

，内层是富Cr、Fe氧化物（Fe，Cr）

与（Fe，Cr）

，但是没有添加稀土的实验钢外层氧化物致密性差，甚至出现裂纹。而添加稀土实验钢外层氧化物致密，富铬氧化层厚度较大。氧化动力学曲线表面，氧化初期（0~200 h），随着氧化时间的延长，实验钢的氧化速率较大，氧化时间超过200 h后，氧化速率逐渐降低，在2 000 h后氧化速率接近水平，氧化速率继续下降并逐渐趋于稳定。马氏体耐热钢钢添加少量稀土Ce有助于形成致密的氧化膜，提高钢的抗氧化性能。

Abstract

Steam oxidation corrosion resistance is an important index to evaluate boiler steel. In this study 9Cr-3Co-2W martensitic heat-resistant steel （/% 0.08C， 0.40Si， 0.40Mn， 9.00Cr， 0.20Ni， 0.50Mo， 1.50 W. 0.05Nb， 0.20V， 0.07N， 0.030Al， 0.0012B， S≤0.010， P≤0.020）， the oxidation kinetics curves of the two groups without rare earth and with rare earth

［Ce］ 0.03% in 625 ℃ water vapor environment were carried out， and the morphology and structure of the oxide film were analyzed by SEM and XRD. The results show that the outer layer of iron oxide scale in both sets of experimental steel are mainly rich in Fe oxide Fe

or Fe

， and the inner layer is rich in Cr and Fe oxides （Fe，Cr）

and （Fe，Cr）

in the 625 ℃ water vapor environment. However， the outer layer of iron oxide scale in the experimental steel without rare earth addition has poor density ， and even cracks appear. The experimental steel with rare earth added has dense outer oxide layer and large chromium-rich oxide layer thickness. On the surface of the oxidation kinetics curve， at the initial stage of oxidation （0 h-200 h）， with the extension of oxidation time， the oxidation rate of the test steel is large. After the oxidation time exceeds 200 h， the oxidation rate gradually decreases， and after 2 000 h， the oxidation rate approaches the level， and the oxidation rate continues to decline and gradually becomes stable. The addition of a small amount of rare earth Ce can help to form a dense oxide film and improve the oxidation resistance of the steel.

关键词

Keywords

references

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