3.2 X射线衍射结果
表2显示由1123K做了氧化试验的试样X射线衍射结果鉴别的物质。不添加Ti的-19Cr钢鉴别出两种物质，即作为母相的α-Fe（Cr）相、和作为氧化皮相的Cr2O3氧化物。相对于此，添加Ti的19Cr-0.15Ti钢及19Cr-0.30Ti钢，包括上述物质，还鉴别出TiO2 。该TiO2是含钛型。再则，由于测定中母相也被鉴别出来，因此可认为X射线是穿透氧化皮层整个厚度到达母相，才得以测定出氧化皮层整体厚度的。
表2 19Cr钢、19Cr-0.15Ti钢及19Cr-0.30Ti钢在1123K温度大气中氧化720Ks后的X射线衍射结果。
3.3 FE-SEM观察结果
为了详细观察氧化皮，以及氧化皮与母相界面附近的组织，选择了全部试样以正常氧化的1123K使其氧化了的试样为代表例。图3显示由氧化皮表面观察的结果。19Cr（不添加Ti）钢观察到数μｍ程度大小整齐的晶粒。从X射线衍射结果来看，考虑这些晶粒是Cr2O3 。而19Cr-0.15Ti钢大部分的晶粒都变得小了，不过确认到局部存在～10um程度大的六角柱状结晶。19Cr-0.30Ti钢，大部分的结晶变得更小，部分六角柱状的晶粒变得更大了在10～20um左右。图4显示19Cr-0.15Ti钢的EDS分析结果。认为无论小的晶粒（分析点041）还是大的六角柱状形晶粒（分析点039）都是Cr2O3 。但不同的是，在小晶粒领域检出了Ti，而大的晶粒中没有检出Ti。（因为分析点040的结果与分析点039一样，所以省略了。）
图3 含Ti量不同的19Cr钢在1123K温度下，大气中氧化720ks后的FE-SEM的图像
图4 19Cr-0.15Ti钢在1123 K温度下，大气中氧化720ks后的外观图FE-SEM显微组织图像和EDS的结果
接下来，图5显示19Cr-0.15Ti钢以1123K、720Ks氧化试验后氧化皮断面的SEM图像。19Cr钢中氧化皮有凹凸，其厚度约2um程度。氧化皮正下方的母相中，到深度约10um左右的地方，几乎均匀地形成了内部氧化相。而在19Cr-0.15Ti钢中，在厚度约3～4um均匀的氧化皮里可观察到像是粗大的氧化皮部分凸起的样态。与从表面的SEM观察结果做比对，可以考虑突起的部分是六角柱状形的Cr2O3 晶粒。另外，氧化皮正下方的母相，除了母相晶界，在～10um领域可观察到内部氧化相。观察到有内部氧化相的领域比起19Cr钢稍微浅一点。推测到在左边中央附近可看见的粒子是Ti（C,N）。图6显示反射电子像和EDS的元素转换结果。图6（a）是19Cr钢，图6（b）是19Cr-0.15Ti钢。可看到19Cr钢是由Cr和O的聚集构成Cr2O3 。而且内部氧化相是Al氧化物也很明确。相对于此，虽然明确19Cr-0.15Ti钢由聚集起始的氧化皮主体是Cr2O3，但在氧化皮表层能看到了Ti的聚集，显示出氧化皮表层TiO2等Ti系氧化物在氧化物表层生成的可能性。另外，关于内部氧化相，由于发现了Al和Ti的聚集，可以推测是它们的氧化物。
图5 FE-SEM显示19Cr及19Cr-0.15Ti钢在1123温度下做720Ks氧化试验后氧化皮断面图像
图6 FE-SEM和EDS显示（a）19Cr和（b）19Cr-0.15Ti钢在1123温度下做720Ks氧化试验后的断面图像
3.4 SEM-EBSD
图7显示由1123K、720Ks氧化试验后的19Cr钢和9Cr-0.15Ti钢的试料断面看到的氧化皮及母相的SEM像和通过EBSD看到的IPF（Inverse Pole Figure）图像。19Cr钢及9Cr-0.15Ti钢其氧化皮都是以Cr2O3层形成。依据EBSD的解析有这样的特征，IPF图像中由于结晶方位不同，可清楚地看到相应晶粒的形状和大小。正如图7（a）和（b）的比较即可明白那样，看到在Cr2O3层在晶粒的大小上，添加与不添加Ti有着明显的差。也就是说，19Cr钢Cr2O3晶粒以与氧化皮厚度几乎同等大小约1～2um程度为主体，而19Cr-0.15Ti钢的晶粒比它小，可以考虑是由于Ti的添加，Cr2O3层的晶粒细化了。
图7CrO3HE Fe（Cr）断面图像（a）是不添加Ti的试样，和（b）添加0.15%Ti在1123温度下做720Ks大氧化试验后的试样
3.5 FE-TEM的观察结果
接下来，为详细观察氧化皮和其附近组织，进行了1123K氧化试验后试样的断面TEM观察。图8显示通过明视场图像和μ-EDS的元素变换图像。
图8（a）是19Cr钢，图（b）是19Cr-0.15Ti钢。
19Cr钢的氧化皮由明视场图像明确的那样，氧化皮厚度方向2um左右，宽度方向1um左右的柱状晶为主体，在母相附近存在细微结晶。把元素变换中的Cr和O的聚集、以及表2的X射线衍射的结果综合起来，可以判断氧化皮只是Cr2O3。没有观察到如Mishima们所说那样的薄Fe-Cr氧化物层。考虑是本条件下Fe的氧化几乎被抑制住了。还有，内部氧化相是Al氧化物。
而19Cr-0.15Ti钢，与明视场图像明确的那样，与19Cr钢相比，Cr2O3晶粒变得细微了。另外氧化皮厚度变得稍微厚了一些。而且判明氧化皮表层有Ti的聚集。内部氧化相也比19Cr钢更细微且密度高。还可以看到，与Ti相比较，形成有Al存在于比母相更深处的氧化相。
图9 表示的是使用了μ-电子线衍射和μ-EDS的19Cr钢各相的鉴别结果。图9（Ⅰ）所示的氧化皮是Cr2O3 ，不纯物少。图9（Ⅱ）所示的内部氧化相是θ-Al2O3。著者们在以往的报告中有记述，仅含一点Al的Nb的高纯度铁素体系不锈钢在大气中氧化时生成Al的内部氧化相不是稳定相的α-Al2O3，而是θ-Al2O3 。在不含Nb的本研究中也确认了θ-Al2O3的形成 。
图9使用了μ-电子线衍射和μ-EDS的19Cr钢各相的鉴别结果
同样，图10表示19Cr-0.15Ti钢各相的鉴别结果。氧化皮的主体是图10(Ⅰ)显示的不纯物少的Cr2O3 。但是，如图10（Ⅱ）显示，在最表层观察到了如图中（a）所示的在Cr2O3中有Ti固溶的结晶，如图中（b）所示的TiO2颗粒。这些事实提示了Ti会向外方扩散。还有，关于内部氧化相，如图10(Ⅲ)所示，在氧化皮附近的母相发现了Ti和Al的复合化合物Al2TiO5及Al2Ti7O15 。并且如图10(Ⅳ)所示，在更深领域的母相中，与19Cr钢一样发现了θ-Al2O3 。
图10 19Cr-0.15Ti钢各相的鉴别结果
