Título

ESTUDO DA OXIDAÇÃO DO AÇO INOXIDÁVEL FERRÍTICO AISI 444 EM TEMPERATURAS ELEVADAS E EM ATMOSFERAS COM DIFERENTES PRESSÕES PARCIAIS DE OXIGÊNIO

STUDY OF THE OXIDATION OF THE AISI 444 STAINLESS STEEL AT HIGH TEMPERATURES IN ATMOSPHERES UNDER DIFFERENT OXYGEN PARTIAL PRESSURES

Autoria

Sabioni, Antônio Claret Soares; Salgado, Maria de Fátima; Toffolo, Ronaldo Bayão; Huntz, Anne-Marie; Monteiro, Marcony; Ji, Vincent; Rossi, Edson Hugo

DOI

10.5151/2594-5327-15194

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Resumo

Este trabalho tem como objetivo investigar a cinética de crescimento e a composição de filmes de óxidos formados pela oxidação do aço inoxidável ferrítico AISI 444, à altas temperaturas, em atmosferas de ar seco, argônio contendo 1ppm de O2 e Ar/H2/H2O. As amostras do aço foram oxidadas em uma termobalança, com sensibilidade de ± 1μg, entre 850°C e 950o C, por 50 h. As cinéticas de crescimento dos filmes de óxidos foram estabelecidas medindo-se o ganho de massa por unidade de área versus tempo de oxidação. A microestrutura e a composição química dos óxidos foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia dispersiva de energia, difração de raios X e espectrometria de massa de íons secundários. Nas atmosferas de ar seco, Ar+1ppm O2 e Ar/H2/H2O, entre 850°C e 950oC, as cinéticas de crescimento dos filmes de óxidos seguem uma lei parabólica. Análises químicas mostram que os filmes formados sobre o aço AISI 444 nas diferentes atmosferas são constituídos de óxido de cromo contendo elementos como Mn, Fe, Ti e Si. Análise comparativa das taxas de oxidação, nas diferentes atmosferas, entre 850 e 950o C, mostra, surpreendentemente, que o aço AISI 444 apresenta maior resistência à oxidação em ar seco e menor resistência em Ar+1ppm de O2.

 

The aim of this work is to study the growth kinetics and the composition of oxide films formed by the oxidation of the AISI 444 ferritic stainless steel at high temperatures, in dry synthetic air, in argon containing 1 ppm O2 and in Ar-H2-H2O gaseous mixture. The samples of AISI 444 steel were oxidized in a thermobalance, with sensibility of± 1μg, between 850oC and 950oC, for 50h. The growth kinetics of the oxide films were established by measuring the mass gain per unit area versus oxidation time. The microstructure and the chemical composition were analyzed by scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, secondary ion mass spectrometry and X ray diffraction. In dry air, Ar+1ppmO2 or Ar-H2-H2O atmospheres, between 850o C and 950o C, the growth kinetics of the oxide films follow a parabolic law. Chemical analyses show that the oxide films formed on the AISI 444 steel are chromium oxide containing other elements such as Mn, Fe, Ti and Si. Comparative analysis of the oxidation rates of the AISI 444 steel, in the different atmospheres, between 850oC and 950oC, surprisingly shows that the AISI 444 steel presents greater oxidation resistance in dry air and lower oxidation resistance in Ar+1ppm O2.

Palavras-chave

Aço AISI 444; Oxidação em ar; Oxidação em Ar+1ppm O2; Oxidação em Ar-H2-H2O.

AISI 444 stainless steel; Oxidation in air; Oxidation in Ar+1ppm O2; Oxidation in Ar-H2- H2O.