Título

MEDIDA DA DIFUSÃO DO OXIGÊNIO EM FILMES DE ÓXIDOS FORMADOS PELA OXIDAÇÃO DO AÇO INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO AISI 304

MEASUREMENTS OF OXYGEN DIFFUSION IN OXIDE FILMS GROWN BY THE OXIDATION OF THE AISI 304 AUSTENITIC STAINLESS STEEL

Autoria

Sabioni, Antônio Claret Soares; Ramos, Roberto Paulo Barbosa; Ji, Vincent; Jomard, François

DOI

10.5151/2594-5327-18364

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Resumo

Filmes de óxidos de cromo formados pela oxidação de aços inoxidáveis são de grande importância para assegurar a proteção do aço contra a corrosão por oxidação à altas temperaturas. O conhecimento da difusão do oxigênio através desses filmes é indispensável para a compreensão do mecanismo de oxidação. Neste trabalho é feita, pela primeira vez, a determinação experimental de coeficientes de difusão do oxigênio em filmes de óxidos formados pela oxidação do aço inoxidável austenítico AISI 304. Amostras do aço, fornecidas pela ArcelorMittal, foram polidas e, a seguir, oxidadas em ar, nas temperaturas de 800 e 900oC, para a formação do filme de óxido. As experiências de difusão do oxigênio nos filmes, constituídos majoritariamente de óxido de cromo, foram realizadas utilizando-se o isótopo 18O como traçador do oxigênio. Os ensaios de difusão foram realizados a 800 e 900o C, em atmosfera de Ar +21%18O2. Os perfis de difusão do oxigênio foram estabelecidos por espectrometria de massa de íons secundários. A partir dos perfis de difusão do oxigênio foram determinadas as difusividades em volume, efetiva e em contornos de grãos. Utilizando a teoria de Wagner, é demonstrado que, nas condições experimentais utilizadas, a difusão do oxigênio é suficientemente grande para assegurar a taxa de crescimento do filme de óxido de cromo formado pela oxidação do aço AISI 304.

 

Chromia films grown by the oxidation of stainless steels are of great importance to protect the steel against the corrosion by high temperature oxidation. Knowledge of the oxygen diffusion through these films is necessary for understanding the oxidation mechanism. In this work, it was performed, for the first time, the experimental determination of oxygen diffusion in oxide films grown by the oxidation of the AISI 304 austenitic stainless steel. Samples of the steel, supplied by ArcelorMittal, were polished and then oxidized in air, at the temperatures of 800 and 900oC in order to grow the oxide film. The oxygen diffusion experiments in the films, mainly made up of chrome oxide, were performed using the isotope 18O as oxygen tracer. The diffusion annealings were performed at 800 and 900o C, in Ar +21%18O2 atmosphere.The oxygen diffusion profiles were established by secondary ion mass spectrometry. From the diffusion profiles, volume, effectif and grain boundary diffusivities were determined. Using Wagner ́s theory, it is shown that, in the experimental conditions used, the oxygen diffusion is enough to assure the growth rate of the chrome oxide films formed by the oxidation of the AISI 304 steel.

Palavras-chave

Aço inoxidável; AISI 304; Oxidação; Difusão do oxigênio.

Stainless steel, AISI 304, Oxidation, oxygen diffusion.