在環(huán)境中含有水蒸氣的時(shí)候下，Cr2O3不銹鋼板表面氧化膜或者光晶石氧化物膜的穩(wěn)定性會(huì)出現(xiàn)降低，此外，在外層氧化鐵皮形成同時(shí)在合金內(nèi)部也形成Fe-Cr光晶石氧化物的內(nèi)層氧化鐵皮。

有研究采用幾種不銹鋼板在N2-O2-H2O氣氛的氧化鐵皮成長(zhǎng)特性進(jìn)行查明同時(shí)，同時(shí)也研究了有關(guān)對(duì)其氧化鐵皮成長(zhǎng)的水蒸氣作用。該次試驗(yàn)使用鐵素體不銹鋼409D、403和奧氏體不銹鋼304。鉻濃度分別是10.8%、16.5%和18%。氧化在N2-2.4%O2-19.6%H2O的氣氛中進(jìn)行。氧化溫度1173、1323、1473K下，氧化時(shí)間從600S到最大規(guī)定90KS。通過測(cè)定氧化前后試樣的質(zhì)量來測(cè)定由于氧化而引起質(zhì)量變化。

其次，使用SEM、EPMA觀察試樣表面和試樣被膜斷面，采用XRD對(duì)氧化物進(jìn)行鑒別。其試驗(yàn)結(jié)果和考察。從氧化時(shí)間和質(zhì)量變化曲線可知，在1173K、1323K、1473K氧化下的質(zhì)量和時(shí)間依存性關(guān)系來看，關(guān)于304奧氏體不銹鋼在1323K以上的溫度下被膜剝離明顯，只表示在1173K下的結(jié)果。各試驗(yàn)不銹鋼除氧化初期外，質(zhì)量都和氧化時(shí)間基本上呈直線的增加。從這個(gè)結(jié)果來看，在含有水蒸氣氛的不銹鋼動(dòng)力學(xué)特性示出了模式圖。

低Cr不銹鋼高溫下的特性氧化初期質(zhì)量增加量稍大些，爾后時(shí)間質(zhì)量都呈直線地增加。另一方面，高Cr不銹鋼和在低溫下的低Cr不銹鋼，氧化初期質(zhì)量增加，但以后時(shí)間都是直線的增加。

關(guān)于氧化鐵皮成長(zhǎng)特性，不銹鋼板面氧化膜的形成有以下3點(diǎn)，其一是Cr2O3被膜或Fe-Cr光晶石氧化物被膜的形成，其二是球團(tuán)礦狀氧化物形成，其三是由Fe2O3和Fe3O4組成的外層氧化鐵皮和Fe（Fe-Cr）2O4組成的內(nèi)層氧化鐵皮的形成。也看到在氧化初期Cr2O3或Fe-Cr光晶石氧化物保護(hù)性氧化物的形成，但逐漸地形成球團(tuán)礦狀氧化物。

這種變化體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面是由于HO蒸氣的存在Cr2O3和Fe-Cr光晶石氧化物穩(wěn)定性降低；另一方面是Cr2O3、CrO2OH等揮發(fā)物質(zhì)的生成。最終兩層氧化鐵皮的形成，這時(shí)內(nèi)層氧化鐵皮厚度和外層氧化鐵皮厚度基本上是相同的。此外其內(nèi)層氧化鐵皮的形成，確認(rèn)與其說是由氧氣不如說水蒸氣給予大些。

從以上研究結(jié)果可知，不銹鋼在含有水蒸氣氛高溫氧化的最終被膜構(gòu)造，是由鐵氧化物組成的外層氧化鐵皮和Fe（Fe-Cr）2O4組成內(nèi)層氧化鐵皮的兩層構(gòu)造。外層氧化鐵皮Fe離子的外方擴(kuò)散，同時(shí)內(nèi)層氧化鐵皮由于水蒸氣向內(nèi)方擴(kuò)散而成長(zhǎng)。但是，在氧化初期看到保護(hù)性被膜的形成。這個(gè)保護(hù)性被膜雖然在低溫度高Cr鋼場(chǎng)合下比較長(zhǎng)時(shí)間保持，但合金中Cr的擴(kuò)散系數(shù)小的奧氏體系不銹鋼在氧化初期形成保護(hù)性氧化被膜存在困難，如上所述，水蒸汽在阻凝Cr2O3不銹鋼板穩(wěn)定地成長(zhǎng)也導(dǎo)致內(nèi)層氧化鐵皮的形成。