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W. F. Block 和 N. Jayaraman 是本研究的主要作者，当时他们隶属于美国俄亥俄州辛辛那提大学的材料科学与工程系。这项研究发表在1986年的《材料科学与技术》(Materials Science and Technology)期刊上。

该研究属于材料科学领域，专注于电气钢（电工钢）的脱碳退火过程中的氧化反应和脱碳行为。电工钢是用于制造变压器和电动机等电磁设备的重要材料，其性能直接影响到这些设备的效率。为了提高电工钢的性能，需要严格控制生产过程，尤其是在脱碳退火阶段。脱碳退火不仅去除了钢材中的碳，还形成了氧化物层，这层氧化物对最终产品的性能有重要影响。因此，理解脱碳退火过程中氧化和脱碳的动力学机制对于优化生产工艺至关重要。本研究旨在详细表征3%硅含量的常规晶粒取向（Regular Grain Oriented, RGO）电工钢在脱碳退火过程中的氧化过程及其形成的氧化物。

研究包括多个步骤。首先，选择了标准RGO电工钢作为研究对象，样品为0.23毫米厚的冷轧钢板，化学成分如文中表格所示。实验样品尺寸通常为127×115毫米。其次，样品在管式炉中进行热处理，温度分别为787°C、843°C和899°C，在湿的10%H2-90%N2气氛中进行。热处理参数还包括H2O/H2比（0.14、0.25、0.4和0.7）和时间（最长30分钟）。通过干气通过去离子水来调节H2O/H2比，并且控制鼓泡系统的温度以维持恒定的H2O/H2比。每次热处理前后使用微量天平测定每个测试样品的重量。通过比较热处理后的残余碳含量与冷轧条件下样品材料的平均碳含量来监测样品的脱碳情况。此外，一些典型样品进行了光学金相分析（OM）、扫描电子显微镜（SEM）分析和透射电子显微镜（TEM）分析，后者通过对单侧离子铣削的典型测试样品进行。这些显微镜工作的目的是表征氧化物层。

研究的主要结果如下：首先，氧化增重测量结果显示，在不同温度和H2O/H2比下，随着H2O/H2比增加，氧化量也增加。即使总重量随时间增加，但随着时间延长，增长速度变慢，这类似于Wagner提出的内部氧化扩散控制条件。然而，大多数重量增长曲线符合立方型方程w = a + b(t)^1/3，而不是Wagner预测的抛物线型方程。其次，氧化深度通过光学显微镜测量样品横截面的氧化层厚度，数据显示氧化区域深度随炉内时间和氧化势增加而增加，但在给定样品内的变化很大。再次，脱碳结果显示，脱碳分数随炉内总时间的变化而变化，低温下的脱碳效果更好。最后，SEM和TEM分析显示，初始内部氧化物由细小球状氧化物组成，随后逐渐长大并合并；在较高温度下，氧化物变得更粗大且呈层状分布。

本研究得出以下结论：首先，工业上RGO电工钢的脱碳位于扩散控制的内部氧化区域。其次，RGO电工钢的氧化和脱碳在动力学上相关，在较低的H2O/H2比下，较高的浸泡温度导致较少的总氧化或脱碳，而在较高的H2O/H2比下，这种行为反转，这与电工钢从内部氧化到外部氧化的转变有关。第三，对于H2O/H2 = 0.4，材料表面附近存在非常精细的铁硅酸盐和二氧化硅结构，而相同H2O/H2比下的氧化区内部区域主要由无定形二氧化硅组成。第四，基于理论考虑预测的RGO电工钢从内部氧化到外部氧化的转变与观察到的转变边界吻合良好。

本研究的亮点在于详细揭示了RGO电工钢在脱碳退火过程中的氧化和脱碳机制。研究发现，氧和硅在铁基体中的反向扩散流动决定了氧化特性，这一机制解释了氧化层结构随时间的变化。此外，研究提出了一个计算临界H2O/H2比的方法，这对于理解和控制RGO电工钢的氧化和脱碳过程具有重要意义。

本研究提供了关于RGO电工钢脱碳退火过程中氧化和脱碳行为的深入理解，不仅有助于优化生产工艺，还为未来的研究提供了重要的理论基础。