按气氛选材
以氧化为主的气氛中，提高铬、铝、硅含量通常有效；强硫化气氛中要谨慎使用高镍合金；渗碳气氛中宜选用镍和硅含量适当的耐渗碳材料。
氧化皮为什么有的能保护、有的会剥落
高温氧化开始时，金属表面迅速形成一层氧化膜，此后氧化速度取决于金属离子和氧通过这层膜的扩散快慢。致密、连续、附着牢固的氧化铬、氧化铝或氧化硅膜扩散阻力大，能把氧化速度降到很低，这就是耐热钢和高温合金依靠铬、铝、硅抗氧化的原因。碳钢的氧化皮主要由铁的氧化物组成，温度较高时会出现生长很快的氧化亚铁层，氧化随温度升高明显加快。
氧化皮会在两种情况下失去保护作用。一是剥落：氧化皮与金属的热膨胀系数不同，温度循环时界面产生应力，氧化皮生长本身也会积累应力，达到一定程度后开裂、起皮、剥落，露出的金属重新快速氧化，反复进行就形成明显减薄。二是失稳氧化：合金表层的保护性元素被长期消耗后，保护膜无法再生，氧化速度突然加快，生成疏松的混合氧化物。
因此，判断氧化是否异常，不能只看氧化皮厚不厚，还要看氧化皮的结构、是否分层、与基体的结合情况以及基体表层元素的贫化程度。
高温气体腐蚀的主要形式
| 损伤形式 | 典型环境 | 宏观表现 | 截面与产物特征 |
|---|---|---|---|
| 均匀氧化 | 空气、燃烧烟气、蒸汽 | 表面覆盖连续氧化皮，壁厚均匀减薄 | 氧化皮分层结构清晰，与基体界面较平整 |
| 氧化皮剥落 | 温度循环、频繁启停 | 表面起皮、成片脱落，局部明显减薄 | 氧化皮中有平行于表面的裂纹或分层，界面处有空隙 |
| 内氧化与晶界氧化 | 氧分压较低的气氛，如气体渗碳气氛 | 外观不明显 | 表层以下出现弥散的氧化物颗粒或沿晶界的氧化物网络 |
| 脱碳 | 含氧、水汽或氢的高温气氛 | 表面硬度降低，外观可能正常 | 表层铁素体增多，碳含量向表面递减 |
| 硫化 | 含硫化氢、二氧化硫或含硫燃料的烟气 | 表面产物疏松、易剥落，减薄快 | 产物中含硫，硫化物可沿晶界向内渗入 |
| 熔盐与灰渣腐蚀 | 含碱金属、硫、钒等杂质的燃料灰渣沉积处 | 沉积物下局部严重减薄或坑状腐蚀 | 沉积物与金属界面处有熔融盐类和硫化物，保护膜被溶解 |
| 渗碳 | 碳氢化合物、一氧化碳含量高的气氛 | 材料变脆，奥氏体钢可能出现磁性 | 表层大量碳化物析出，向内逐渐减少 |
实际工况中常有多种形式同时出现，例如氧化与硫化交替进行，或沉积物下同时有熔盐腐蚀和硫化。分析时应分层确认产物成分，而不是只用一种机理解释全部现象。
脱碳与内氧化对零件性能的影响
脱碳是钢表层的碳与气氛中的氧、水汽或氢反应后逸出，表层变成含碳量低的铁素体或部分脱碳组织。它通常不会造成明显减薄，但会使表面硬度和疲劳强度明显下降。弹簧、齿轮、轴承和高强度紧固件对表层质量很敏感，表面脱碳后疲劳裂纹容易在软化层起始。
脱碳既可能发生在制造环节，如锻造加热、热处理加热时保护气氛控制不当，也可能发生在高温服役中。区分二者的线索包括：脱碳层是否只出现在未经加工的表面上，而机加工面没有；脱碳层上方是否有服役中形成的氧化皮；同批未使用零件是否也有脱碳。
内氧化和晶界氧化则是氧扩散进入表层后，与铬、锰、硅等和氧结合能力强的合金元素反应，在表层以下形成氧化物。气体渗碳齿轮表层常见一薄层晶界氧化和与之相伴的非马氏体组织，这一层硬度偏低，对齿根弯曲疲劳不利。高温合金中的晶界氧化则可能成为热疲劳和蠕变裂纹的起点。
硫化与熔盐腐蚀为什么发展快
硫化物的晶格缺陷通常比相应氧化物多，离子扩散快，生成的产物疏松、不具保护性，因此在同样温度下硫化往往比氧化快得多。镍与硫可以形成熔点较低的共晶，含镍量高的合金在强硫化性气氛中可能发生局部熔化和快速晶界侵蚀，这与镍基合金普遍耐高温的印象相反，选材时需要特别注意。
熔盐腐蚀发生在燃料灰渣或工艺沉积物附着的表面。燃料中的钠、钾、硫、钒等杂质形成熔点较低的盐类沉积，在金属表面熔化后溶解原本具有保护性的氧化膜，使金属持续暴露在腐蚀介质下。锅炉过热器和再热器向火侧、燃气轮机热端部件、焚烧炉受热面都可能出现。特征是沉积物下局部严重减薄，减薄区往往与积灰位置和烟气流向相对应。
需要注意，温度低于烟气露点的部位发生的是酸露点腐蚀，属于水溶液电化学腐蚀，机理与高温硫化不同，常见于空气预热器、烟道和尾部受热面，分析和对策都应单独考虑。
截面分析与产物分析
- 保护表层取样和切割时避免碰掉氧化皮和沉积物，必要时先用树脂整体固定或对表面镀覆保护层后再切割，以保留完整的产物层次。
- 测量厚度在截面上测量剩余壁厚、氧化皮各层厚度和贫化层深度，并与未受影响的部位比较。
- 成分分布用扫描电镜和能谱对产物做线扫描和面分布，确认氧、硫、氯、钠、钾、钒等元素在哪一层富集。
- 物相鉴定用射线衍射等方法确定氧化物、硫化物和盐类的种类，区分铁的不同氧化物或硫化物，为推断温度和气氛提供依据。
- 沉积物分析对表面积灰和沉积物做化学成分和可溶性盐分析，判断其来源是燃料、工艺介质还是外部环境。
- 组织与硬度金相观察贫化层、内氧化物、渗碳碳化物和脱碳层，测量显微硬度梯度；奥氏体钢可辅助检查磁性变化判断渗碳程度。
选材与运行改进
控制温度
金属壁温是决定氧化与硫化速度的首要因素。检查燃烧调整、烟温偏差和局部过热，防止个别部位长期超温。
减少温度循环
减少不必要的启停和急剧变负荷，可以降低氧化皮剥落。
控制燃料与沉积
关注燃料中硫、碱金属和钒等杂质，按要求吹灰清理，避免沉积物长期附着。
表面防护
渗铝、热喷涂等防护层可提高抗氧化和抗硫化能力，但需要关注防护层与基体的结合和服役中的退化。
制造环节
锻造和热处理加热时控制保护气氛与加热时间，防止脱碳；对表面要求高的零件留足加工余量，去除脱碳层。
北京与杭州的分工
北京团队负责现场调查、振动相关测试和综合分析；需要实验室仪器分析的部分，可由集团杭州实验室承接。具体由哪个实验室完成哪些项目、报告是否带 CMA、CNAS 标志，在方案和报价中写明。
常见问题
氧化皮很厚，就说明温度超了吗？
不一定。氧化皮厚度取决于温度、时间、材料和气氛，长期在正常温度下运行也会逐渐增厚。判断是否超温要结合氧化皮结构、运行时间、组织老化程度和温度记录，并与相同条件下的其他部位比较。
零件表面脱碳，是热处理造成的还是使用中造成的？
可以从几方面判断：机加工面若没有脱碳，说明脱碳多发生在加工之前；脱碳层上方有服役形成的氧化皮，则可能是使用中产生；同批未使用零件也有脱碳，基本可确定为制造原因。
为什么镍基合金在含硫环境中反而不耐用？
镍与硫能形成熔点较低的共晶，在强硫化性气氛中可能局部熔化并沿晶界快速侵蚀。所以高镍合金虽然抗氧化和高温强度好，在硫含量高的环境中选材时需要专门评估。
能根据表面颜色判断零件经历的温度吗？
只能粗略参考。回火色和氧化色与温度、时间、气氛和材料都有关，同一温度下保温时间不同颜色也会不同。确定温度历史应依靠截面组织、氧化层结构和硬度变化等证据。
截面分析为什么要特别保护氧化层？
氧化层和沉积物的层次、成分和厚度是判断腐蚀机理与温度的主要证据。切割和磨抛时若产物脱落，就无法确认哪一层富集硫、氯或碱金属，结论会缺少依据，所以取样前应先固定保护。