Einfluß von Wasserdampf und Kohlendioxyd auf die Oxydation von Eisen‐Silicium‐Legierungen in Sauerstoff bei Temperaturen von 750 bis 1050°C

摘要

AbstractEs 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