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:
Bildung von siliciumhaltigen Oxiden bei der Oxidation von Eisen-Chrom-LegierungenDer Einfluß von Silicon auf die Oxidation von Fe 14 Cr und Fe 28 Cr wurde bei hoher Temperatur untersucht; dabei wurde besonders die Bildung und Art der selbstheilenden SiO2-Schichten berücksichtigt. Im allgemeinen ist Silicium als Legierungszusatz in solchen Legierungen weniger wirksam als Aluminium bei der Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit, denn SiO2-Schichten wachsen langsamer als α-Al2O3-Schichten. Silicium ist daher als sekundäres Gettermaterial für Sauerstoff weniger wirksam, und die Bildung einer geschlossenen selbstheilenden SiO2-Schicht erfordert längere Zeit als die Bildung einer α-Al2O3-Schicht auf einer entspannenden aluminiumhaltigen Legierung. Trotzdem führt Zusatz von nur 1% Si zu einer deutlichen Verringerung der globalen Oxidationsgeschwindigkeit von Fe 28 Cr, vor allem deshalb, weil dann die Bildung des Cr2O3-Zunders erleichtert ist. Dabei entstehen an der Grenzfläche zwischen Legierung und Zunder SiO2-Ausscheidungen, die nach innen und seitlich wachsen, bis sie nach mehreren 100 Stunden bei 1000°C zu einer kontinuierlichen selbstheilenden Schicht an der Grenzfläche zusammengewachsen sind. Im Falle der Legierung Fe 14 Cr 3 Si sind die Verhältnisse ähnlich, während auf der Legierung Fe 14 Cr 10 Si wegen der hohen Verfügbarkeit des Siliciums die SiO2-Schicht in wesentlich kürzerer Zeit entsteht. Diese selbstheilende Schicht konnte in allen Fällen als amorphes SiO2 identifiziert werden. Diese Phase ist zwar bei isothermischer Oxidation gut schützend, ist jedoch eine Schwachstelle beim Abkühlen: dabei kommt es zu umfangreichen Abplatzungen der kontinuierlichen SiO2-Schicht, gekennzeichnet durch kohäsive Rißbildung innerhalb der Schicht.Ionenimplantation von Silicium in Fe 14 Cr und Fe 28 Cr verringert die Oxidationsgeschwindigkeit dadurch, daß dann die Bildung des Cr2O3-Zunders rascher erfolgt. Gleichzeitiges Implantieren von Yttrium in die FeCrSi-Legierungen erleichtert die Bildung der siliciumhaltigen Oxidschicht, möglicherweise durch die Beeinflussung der Keimbildung der Oxidausscheidungen während der Anfangsstadien der Korrosion.
Notes:
The influence of silicon on the oxidation of Fe-14% Cr and Fe-28% Cr has been studied at high temperature, with particular emphasis on the development and nature of the healing SiO2 layer. In general, silicon is a less effective addition than aluminium to these alloys in improving oxidation resistance because SiO2 grows at a lower rate than α-Al2O3. Hence, silicon is a less successful oxygen secondary getter and development of a complete healing layer of SiO2 is less rapid than that of α-Al2O3 on a corresponding aluminium-containing alloy. Nonetheless, the addition of only 1% Si to Fe-28% Cr causes a marked reduction in the overall oxidation rate, particularly by facilitating development of the Cr2O3 scale. Precipitates of SiO2 form at the alloy/scale interface. These grow inwards and laterally until they eventually link up to establish a continuous healing layer at the interface after several hundred hours exposure at 1000°C. Similar features are observed for Fe-14% Cr-3% Si but the healing SiO2 layer develops after a much shorter time for Fe-14% Cr-10% Si, due to the high silicon availability. In every case, the healing layer has been shown to be amorphous SiO2. Although this phase is very protective during isothermal oxidation, it is a site of weakness during cooling and scale spallation is very extensive from specimens where the SiO2 is continuous, with failure occurring cohesively within that layer.Ion implantation of silicon into Fe-14% Cr and Fe-28% Cr gives a reduced oxidation rate due to facilitation of a more rapid establishment of a Cr2O3 scale. Similar implantation of yttrium into the ternary alloys assists in development of the silicon-containing oxide layer, possibly associated with an influence on the nucleation of the oxide precipitates in the early stages of exposure.
Additional Material:
12 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/maco.19870380910
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