Title

THE EFFECT OF WATER VAPOUR ON THE ADHESION OF OXIDE SCALES GROWN ON HIGH SPEED STEEL

EFEITO DO VAPOR DE ÁGUA NA ADESÃO DA CAMADA DE ÓXIDO FORMADA DURANTE A OXIDAÇÃO DE AÇO RÁPIDO

Authorship

Monteiro, Maurício; Saunders, Stuart; Ferreira, André; Rizzo, Fernando

Monteiro, Maurício

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Saunders, Stuart

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Ferreira, André

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Rizzo, Fernando

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DOI

10.5151/2594-5327-16798

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Abstract

An investigation has been carried out into the effects of steam on the adhesion of oxide scales grown on two different chemical compositions of high speed steels. The oxidation tests were carried out in a thermobalance at 650 °C for up to 14,4 ks. The mass gain of the specimens increased with increasing contents of water vapour, and in no case were parabolic kinetics obeyed. Alloy composition had no effect on the oxidation rate in dry conditions, but the alloy containing increased vanadium had the lowest rate in moist conditions, however this effect was small. The “adhesion” of the oxide scale was determined using indentation with a Rockwell C diamond to determine the interfacial toughness. The results of the investigation indicated that oxide adhesion was lowest for the specimens exposed to dry conditions, and that with increasing water vapour content, the scale was more adherent. It is noteworthy that whereas the scale formed in dry conditions spalled at the metal oxide interface, that formed in moist gas failed cohesively within the scale. Indentation test results showed that an increase in the vanadium concentration was deleterious to oxide adhesion in both the dry and wet environments.

O efeito do teor de vapor de água na adesão da camada de óxido formada durante a oxidação de dois aços rápidos foi invesitagado. Os testes de oxidação foram realizados em uma balança termogravimétriaca a 650°C durante 14,4 ks. O ganho de massa das amostras aumentou com o aumento do teor de umidade. A variação da composição química da liga não causou nenhum efeito na taxa de oxidação em condição de ar seco. A liga contendo maior teor de vanádio teve a menor taxa de oxidação em atmosfera úmida, entretanto esse efeito não foi acentuado. A adesão da camada de óxido foi determinada utilizando-se um indentador Rockwell C. Os resultados indicaram que a adesão da camada de óxido foi menor para camadas formadas em atmosferas secas e que com o aumento do teor de umidade a camada se tornava mais aderente. Foi observado que enquanto a camada de óxido formada em atmosfera seca falhava na interface metal/óxido a falha da camada formada em atmosfera úmida acontecia de maneira coesa. Os resultados dos testes de indentação mostraram que o aumento do teor de vanádio foi prejudicial à adesão da camada de oxido formada tanto em atmosfera seca quanto úmida.

Keywords

Steam oxidation; Adhesion; Kinetics; High speed steels.

Oxidação em atmosfera úmida; Cinética; Adesão; Aços rápidos.