Mechanism of the Oxidation of the Fe-C-Si-Al-Zr alloys

Mecanismo de oxidación de las aleaciones Fe-C-Si-Al-Zr

Se investigó el mecanismo de la oxidación de las aleaciones termorresistentes Fe-C-Si-Al-Zr a altas temperaturas. Para el análisis se fundieron tres muestras en serie: L1, L2 y L3, que habían sido recocidas a 1100 °C, fueron coladas. Tras el recocido se investigó el aumento del espesor de óxido de las muestras. Se observaron y analizaron mediante microscopios ópticos y electrónicos. En el caso del pequeño contenido de circonio en la muestra L1, se han observado las láminas de grafito y sólo una cantidad significativa de carburo de circonio en la matriz de ferrita. A mayor contenido de circonio (las muestras L2 y L3) se han observado laminillas de grafito y partículas de ZrC. Durante el recocido se produjo una oxidación del grafito y del ZrC. La oxidación del ZrC en ZrO₂ es directa y progresiva. El gas CO en evolución formó los poros alrededor del ZrO₂. Con una cantidad suficiente de oxígeno disuelto, también se produjo la oxidación del aluminio. El Al₂O₃ se precipitó en la interfase CO-ferrita rellenando los poros formados. Finalmente, la interacción entre ZrO₂ y Al₂O₃ tuvo lugar y la formación del compuesto ZrO₂-Al₂O₃ retrasó la oxidación.

INTRODUCCIÓN

En atmósfera oxidante y a temperaturas elevadas se produce la oxidación superficial e interna respectivamente. El espesor del óxido y su velocidad de crecimiento dependen de la adición de elementos de aleación.

Mediante la adición de los elementos de aleación se puede formar la capa protectora de óxido [1-4]. El progreso de la oxidación puede reducirse en las siguientes condiciones

- los elementos de aleación son menos estables que el metal base

- el metal de aleación se añade en cantidad suficiente para permitir la formación de la capa de óxido compacta y continua

- la capa protectora de óxido debe estar fuertemente adherida a la probeta;

- El oxígeno debe ser soluble en el metal base;

- la velocidad de difusión del oxígeno en el metal base debe ser mucho mayor que a través del elemento de aleación.

Se investigó el proceso de oxidación de las aleaciones Fe-C-Si-Al-Zr. Los elementos de aleación como Al, Si, Zr son menos estables que el metal base. Estas aleaciones son termorresistentes a altas temperaturas. Mediante la adición de circonio se precipitó un carburo (¡no carbono!). De este modo se han fabricado aleaciones presentadas como materiales compuestos, que son resistentes al desgaste a altas temperaturas.