ISSN:
0947-5117
Keywords:
Chemistry
;
Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
Influence of water vapour and carbon dioxide on the oxidation of iron-silicon alloys in oxygen at temperatures of 750 to 1050°CA description is given of a testing arrangement where, with the aid of a vaccum scales, the change in the weight of a specimen can be followed continuously even in gases containing water vapour, with dew points above the room temperature. Available for the oxidation tests were four pure Fe-Si alloys with a silicon content ranging from 0.35 to 3.98 oC, and dynamo steel with 1.09pC Si. The tests were carried out in pure oxygen as well as in mixes of oxygen with water vapour or carbon dioxide at temperatures ranging from 750 to 1050°C.The scaling constant is increased, by adding water vapour to the oxygen, by several decimal powers depending on temperature, water vapour content and the composition of the alloy. At 750 and 850° C, the scaling constant generally shows a steady increase up to water vapour contents of 70 pC and more; with 950 and 1050° C, however, a limit value of the oxidation rate is frequently reached even at lower vapour contents. The addition of carbon dioxide to the oxygen has a similar effect to that of water vapour.Metallographical examination of the scale showed that, in the presence of water vapour or carbon dioxide in the annealing atmosphere, the iron silicate layer at the metallscale boundary is markedly loosened and becomes embedded in a wüstite matrix. Moreover, the inner part of the scale becomes highly porous. Markings made on the metal surface prior to oxidation are found, after the oxidation, at the iron silicate/Wüstite or (iron silicate + Wüstite) Wüstite boundary.The observations can be interpreted by assuming the following mechanism: During the oxidation in gases containing water vapour or carbon dioxide, there occurs, in the pores close to the metall oxide boundary, an H2/H2O or CO/CO2 mixture which carries the oxygen through the gaseous phase from the Wüstite to the metal surface which has the dual effect of reducing the flow inhibitions of the scale at the metalloxide boundary, and of causing the silicate particles to become embedded in a Wüstite matrix.
Notes:
Es wird eine Versuchsanordnung beschrieben, in der unter Benutzung einer Vakuumwaage auch in wasserdampfhaltigen Gassen mit Raupunkten über Raumtemperatur die Gewichtsänderung einer Probe kontinuierlich verfolgt weden kann. Für die Oxydationsversuche standen vier reine Fe—Si—Legierungen mit Gehalten von 0,35 bis 3,98% Si sowie ein Dynamostahl mit 1,09% Si zur Verfügung. Die Versuche erfolgten in reinem Sauerstoff sowie in Sauerstoff-Kohlendioxydgemischen bei Temperaturen zwischen 750 und 1050°C.Die Zunderkonstante wird durch Zugeben von Wasserdampf zum Sauerstoff je nach Temperatur, Wasserdampfgehalt und Zusammensetzung der Legierung bis zu mehreren Zehnerpotenzen erhöht. Während bei 750 und 850°C im allgemeinen die Zunderkonstante bis zu Wasserdampfgehalten von 70% und mehrstetig ansteigt, wird dagegen bei 950 und 1050° C häufig bereits bei geringeren Wasserdampfgehalten ein Grenzwert der Oxydationsgeschwindigkeit erreicht. Ähnlich wie Wasserdampf wirken Zugaben von Kohlendioxyd zum Sauerstoff.Metallographische Untersuchungen der Zunderschichten zeigten, daß die an der Grenze Metall/Zunder befindliche Eisensilikatschicht bei Gegenwart von Wasserdampf oder Kohlendioxyd in der Glühatmosphäre stark aufgelockert und in eine Wüstitmatrix eingebettet wird. Ferner wird der innere Teil der Zunderschicht stark porig. Vor Beginn der Oxydation auf der Metalloberfläche aufgebrachte Markierungen werden nach die Oxydation an der Grenze Eisensilikat/Wüstit bzw. (Eisensilikat + Wüstit)/Wüstit gefunden.Zur Deutung der Beobachtungen wird ein Mechanismus vorgeschlagen, nach dem bei der Oxydation in wasserdampf- oder kohlendioxydhaltigen Gasen in den Poren nahe der Metall Oxyd-Grenze ein H2/H2O- bzw. CO/CO2-Gemisch entsteht, das Sauerstoff über die Gasphase vom Wüstit zur Metalloberfläche transportiert. Hierdurch wird eine Oxydneubildung unmittelbar auf der Metalloberfläche möglich, wodurch einmal als Folge von Fließbehinderung der Zunderschicht auftretende Übertrittshemmungen an der Grenze Metall/Oxyd abgebaut werden und zum anderen die Silikatteilchen in eine Wüstitmatrix eingebettet werden.
Additional Material:
30 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/maco.19650160806
Permalink
