低碳钢在空气中加热至575~1370℃时,因高温氧化在刚才表面会产生高温氧化皮。厚度和成分取决于加热的持续时间和温度。高温氧化皮里层为黑褐色的FeO,是结构疏松过孔的洁净组织,各晶粒之间互相联系薄弱,并且易被破坏。中间层为Fe3O4,较为致密,无孔无裂纹,会形成剥离状断口。外层是Fe2O3,结构致密,是尖晶石结构。一般氧化皮以FeO为主,Fe2O3 含量少。
氧化皮是惰性材料,如果能很好的黏附在钢铁表面,可能是较好的保护层。但是氧化皮的保护并不可信任。它的表层为化学性质较稳定的Fe2O3 ,中层是Fe3O4 ,紧贴金属的为FeO,在水和氧的作用下,很容易生成氢氧化物。加上外界温度的变化、机械作用等,性质较脆的氧化皮会很快剥落。针对较严重难处理的氧化皮,可以选用森源牌洗钢水(白钢水)快速清洗氧化皮的同时,具有钝化防锈的功能,可保持工件不再氧化腐蚀。
各种氧化皮相对裸钢而言是阴极。当钢板被氧化皮部分覆盖而面临腐蚀时,作为阴极的氧化皮并不腐蚀,而被作为阳极的钢板所保护。在海水中,与钢相比,可与产生0.4V的电位差。因此在氧化皮破裂的地方,腐蚀发生在阳极表面上,钢板遭受腐蚀,通常呈现非常深的点蚀。除去氧化皮做好的方法是:选用森源牌洗钢水(白钢水)处理。操作简单,节约成本。
对于Si≤0.05%的C-Mn钢,氧化铁皮中气孔小,分布比较均匀,由空冷引起的热应力使氧化铁皮产生裂纹,低Si钢氧化铁皮中由于气孔小,应力松弛缓小,裂纹就沿气孔扩展到基底金属界面。除鳞时,热应力就在氧化铁皮和基底金属界面作为剪切力起作用,使氧化铁皮从基义金属上剥离开。
由于高温时铁皮剥离性好,在随后的氧化过程中导致铁皮中FeO比例较高,使铁皮呈蓝灰色。
对于边部100mm以内红色相对重一些是由于板坯出炉后边部冷速较快,造成边部温度比中部低,导致除鳞时FeO比中部残留多,所以边部红色相对中部重一些。