Hochtemperaturoxidation von Stahl unter wasserdampfhaltigen Atmosphären

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Autoren

Abstract

Der Einfluss von wasserdampfhaltigen Atmosphären auf die Hochtemperaturoxidation im Temperaturbereich von 900 °C bis 1200 °C von Reineisen und Fe-Si Legierungen mit bis zu 3,2 % Silizium wurde im Rahmen dieser Arbeit untersucht. Entsprechend den Erkenntnissen aus der Literatur beeinflusst Wasserdampf die Diffusionsvorgänge und das plastische Verhalten der sich bildenden Oxidschicht. Um gezielte experimentelle Untersuchungen der Hochtemperaturoxidation unter Laborbedingungen durchzuführen, wurden drei neue Laborgeräte in Betrieb genommen: ein Wasserdampfgenerator zur Gasbefeuchtung, ein geeigneter Ofen für die Simultane-Thermische-Analyse und ein Massenspektrometer zur Gasanalyse. Mehr als 40 thermogravimetrische (TG) Untersuchungen zwischen 900 und 1200 °C unter trockener synthetischer Luft und unter wasserdampfhaltigen N2-O2-H2O bzw. N2-H2O Gasmischungen wurden durchgeführt. Metallografische Untersuchungen zeigten, dass sich eine unter trockenen Atmosphären auftretende Abhebung der Oxidschicht im Versuch unter Wasserdampfatmosphären mit steigendem H2O-Gehalt stark verringert. Aufgrund des besseren Kontakts an der Metall-Oxid-Grenzfläche und des höheren Stofftransportes resultiert daraus eine erhöhte Gesamtoxidation von Reineisen. Auf die Hochtemperaturoxidation von Fe-3,2%Si Legierungen zeigte eine Wasserdampfbeladung von synthetischer Luft keinen wesentlichen Einfluss. Aus den Ergebnissen der TG-Untersuchungen wurden die relevanten Oxidationsparameter bestimmt und in einem kinetischen Gesetz zusammengefasst. Dieses bietet die Möglichkeit die Massenänderungen und Oxidschichtdicken von vergleichbaren Oxidationsversuchen zu berechnen. Diese Formeln funktionieren zuverlässig für Reineisen unter trockener und wasserdampfbeladener synthetischer Luft. Abschätzungen für Eisen-Silizium-Legierungen sind grundsätzlich möglich, zur Erhöhung der Genauigkeit sind weitere experimentelle Ergebnisse notwendig.

Details

Titel in ÜbersetzungHigh-temperature oxidation of steel in atmospheres containing water vapor
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung8 Apr. 2022
StatusVeröffentlicht - 2022