Oxidation und Aufkohlung hochlegierter Werkstoffe für Crackrohre. Teil 1: Das Oxidationsverhalten in Luft

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Abstract
Es wurde das Oxidationsverhalten der Gußwerkstoffe 1.4848, 1.4857, 2.4813 und einer 25/20/5‐CrNiSi‐Versuchsschmelze sowie der Knetwerkstoffe 1.4301 und 1.4841 in trockener synthetischer Luft zwischen 800 und 1300° C untersucht. Nur die Oxidation der Werkstoffe 1.4848 und 1.4841 erfolgte angenähert parabolisch, die der anderen Werkstoffe dagegen nach komplexen Zeitgesetzen.Die Oxidationsgeschwindigkeiten aller Gußwerkstoffe sind sehr ähnlich. Es bildet sich eine Schichtenfolge Werkstoff/Cr2O3/MnCr2O4 aus. Die MnCr2O4‐Schicht weist deutliche Fe‐Gehalte auf. Die Cr2O3‐Schicht enthält besonders nahe der Grenze zum Metall SiO2‐Einlagerungen. Oberhalb etwa 1000°C tritt deutliche innere Oxidation des Siliziums auf. Eine Ausnahme macht die 25/20/5‐CrNiSi‐Versuchsschmelze, die aufgrund ihres hohen Si‐Gehaltes stets eine geschlossene SiO2‐Schicht zwischen Werkstoff und Cr2O3‐Schicht bildet.Der Werkstoff 1.4301 zeigt oberhalb 1050°C örtlich verstärkte Oxidation unter Pustelbildung.Der Werkstoff 1.4841 oxidiert oberhalb 1100°C im feinkörnigen Gefügezustand erheblich schneller als im grobkörnigen, weil oberhalb dieser Temperatur ein starkes Kornwachstum erfolgt, das die Schutzschichtbildung beeinträchtigt. Die Deckschicht enthält hohe Gehalte an Eisen und der Cr‐Gehalt im Werkstoff an der Grenze Metall/Oxid sinkt mit steigender Temperatur wesentlich stärker ab als bei dem grobkörnigen 1.4841 und den Gußwerkstoffen mit rd. 25% Cr. Unterhalb 1100°C sind die Unterschiede gering, und die Oxidationsrate ist vergleichbar der der Gußwerkstoffe.Ein Übergang von innerer Si‐Oxidation zu äußerer SiO2‐Deckschichtbildung erfolgt bei den Werkstoffen 1.4848 und 1.4841 bei 1100°C in H2‐H2O‐Gemischen bei Unterschreiten des O2‐Partialdrucks des Cr/Cr2O3‐Gleichgewichts.

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