Título

EFEITO DO VAPOR DE ÁGUA NA OXIDAÇÃO EM ALTA TEMPERATURA DE UM AÇO RÁPIDO

THE EFFECT OF WATER VAPOUR ON THE HIGH- TEMPERATURE OXIDATION OF A HIGH SPEED STEEL

Autoria

Monteiro, Maurício de Jesus; Saunders, Stuart; Assunção, Fernando Cosme Rizzo

DOI

10.5151/2594-5327-0016

Downloads

Baixar Artigo 29 Downloads

Resumo

O efeito da mudança do teor de vapor de água na taxa de oxidação de um aço rápido a 650 oC em ar sintético por 14,4 ks foi investigado. Com o aumento do teor de vapor de água, até o máximo estudado de 12,2 %, a taxa de oxidação aumentou, porém, este aumento foi mais significante em teores de vapor de água maiores do que 7,3%. A microestrutura e a composição das camadas de óxido foram examinadas por MEV, EDX e DRX. Foi verificado que a presença de vapor de água favorece a formação de óxidos com morfologia de whiskers e de plaquetas na superfície do aço e que, neste estágio inicial de oxidação, os carbetos presentes no aço permaneceram sem ser oxidados. Em atmosfera sem a presença de vapor de água, uma camada protetora de oxidação dupla contendo uma região interna de óxido rico em cromo foi formada. A adição de vapor de água trasformou esta camada em uma camada dupla mais espessa e sem evidências de enriquecimento de cromo na região interna. Estas observações foram interpretadas com base no atual conhecimento dos efeitos da presença de vapor de água na oxidação em altas temperaturas. Foi concluído que os principais efeitos estão relacionados com a produção de compostos voláteis de cromo e de ferro e com o ingresso de espécies contendo hidrogênio através de poros da camada de óxido. Estes fatores acarretaram na não formação de uma camada protetora rica em cromo e na mudança do mecanismo de crescimento da camada de óxido de predominantemente transporte catiônico para um mecanismo dominado pela migração da espécie oxidante.

 

The effect of altering the water vapour content on the oxidation rate of a high speed steel (HSS) at 650 °C in synthetic air for times up to 14.4 ks was investigated. At all levels of water vapour addition studied up to a maximum of 12.2 vol% the oxidation rate was increased but the increase was most marked at water vapour contents greater than about 7.5%. The oxide microstructure and composition was examined using SEM, EDX and XRD. This investigation showed that water vapour encouraged the formation of whiskers and platelets on the surface of the oxidized steel, and that at this early stage of the oxidation process the large carbide precipitates present in the steel remained unoxidized. In the absence of water vapour a protective duplex oxide layer was formed with an inner chromium-rich oxide. Addition of the water vapour transformed this layer into a thick scale, also duplex in nature, but there was no evidence of chromium enrichment in the scale. These observations are interpreted in terms of the current understanding of the effects of water vapour and it is concluded that the main effects are related to the production of volatile chromium and iron compounds and the ingress of hydrogen-containing species through pores in the scale. This leads to a breakdown of the protective chromium-rich layer and a change in the oxide growth mechanism from predominantly cation transport to one dominated by inward migration of oxidant.

Palavras-chave

Oxidação; Vapor de água; Aço rápido.

Oxidation; Water vapour; High speed steels