Investigation of Oxidation and Hot Corrosion Resistance of Austenitic Stainless Steel (316L) Codeposited by Cr and Si

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

Diffusion coating is carried out by a simultaneous chromizing-siliconizing process to deposit chromium and silicon on the surface of austenitic stainless steel 316L alloy, using a pack mixture containing (67 wt.% Cr, 8 wt.% Si, 2 wt.% NH4Cl, 23 wt.% Al2O3). It was found that a diffusion coating time of 6 hrs at 950°C produces a coating thickness of 80–100 μm and consists mainly of CrSi2 and Cr3Si phases. Cyclic oxidation tests were conducted on the coated and uncoated austenitic stainless steel 316L alloy at a temperature range between 700–900°C for 52 hrs with 4-hr cycles in air. The cyclic hot corrosion tests of coated and uncoated austenitic stainless steel 316L alloy, deposited with 2 mg/cm² NaCl:Na2SO4 (100:0, 50:50, and 0:100 wt.%) were conducted at 850°C for 52 hrs with 4-hr cycles and with 5 mg/cm² (67 wt.% V2O5 + 33 wt.% Na2SO4) deposits at test temperatures (550, 650, 750, 850, and 950°C) for 4 hrs at each temperature. The oxidation kinetics for uncoated austenitic stainless steel 316L alloy were found to be parabolic. The oxidation rate constant (kP) values obtained at 700, 800, and 900°C in air are (1.77 × 10⁻¹⁰, 2.25 × 10⁻¹⁰, 3.36 × 10⁻¹⁰ (mg².cm⁻⁴)/sec), respectively, whereas the oxidation rate constant (kP) values obtained at 700, 800, and 900°C for coated austenitic stainless steel 316L alloy with chromized-siliconized diffusion coating are: (6.944 × 10⁻¹¹, 1 × 10⁻¹⁰, 2.25 × 10⁻¹⁰ (mg².cm⁻⁴)/sec), respectively. In cyclic hot corrosion tests, the oxidation kinetics of uncoated austenitic stainless steel 316L alloy follow a “Linear-Rate-Law” when oxidized with (100% Na2SO4) deposits (kL = -3.055 × 10⁻⁷ mg.cm⁻²/sec), 100% NaCl deposits (kL = -4.861 × 10⁻⁶ mg.cm⁻²/sec), and with (50% NaCl + 50% Na2SO4) deposits (kL = -5.833 × 10⁻⁷ mg.cm⁻²/sec). Whereas coated austenitic stainless steel 316L alloy with chromized-siliconized diffusion coating follows the parabolic law when oxidized with (100% Na2SO4, and 50 wt.% NaCl + 50 wt.% Na2SO4 deposits (kP = 5.136 × 10⁻⁹, 1.078 × 10⁻⁷ mg².cm⁻⁴/sec), respectively) and “Linear Rate-Law” when oxidized with (100 wt.% NaCl) deposits (kL = 1.305 × 10⁻⁶ mg.cm⁻²/sec). In cyclic hot corrosion tests, the oxidation kinetics of uncoated austenitic stainless steel 316L alloy exhibit loss in specific weight when oxidized with (67 wt.% V2O5 + 33 wt.% Na2SO4) deposits, whereas the oxidation kinetics of coated austenitic stainless steel 316L alloy with chromized-siliconized diffusion coating exhibit gain in specific weight under the same test conditions. The phases present on the cyclic oxidation and hot corrosion of uncoated austenitic stainless steel 316L surface under most test conditions, as revealed by XRD analysis, are Cr2O3, Ni-Cr-Fe, and NiO, whereas the phases that formed on coated austenitic stainless steel 316L alloy with chromized-siliconized diffusion coating during most of the oxidation exposure conditions are SiO2, Cr3Si, and Cr2O3.

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

0ea094a0-6470-4c83-bed6-bb1987ed20fc

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل ماجيستير

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

999687_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

تحسين مقاومة الأكسدة والتآكل الحار لسبيكة الفولاذ الاوستنايتي (316L) المترسبة بالكروم والسليكون

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":"حيدر حسن جابر","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"},{"name_ar":"رؤى حاتم هاتف","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"},{"name_ar":"علي هوبي حليم ","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Investigation of Oxidation and Hot Corrosion Resistance of Austenitic Stainless Steel (316L) Codeposited by Cr and Si

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

تم إجراء طلاء انتشاري على الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي AISI 316L باستخدام عملية Pack Cementation، باستخدام خليط يحتوي على (67% وزن كروم، 8% وزن سيليكون، 2% وزن NH4Cl، 23% وزن Al2O3). وُجد أن مدة الطلاء الانتشاري 6 ساعات عند درجة حرارة 950°م تنتج طبقة طلاء بسُمك 80–100 ميكرومتر، وتتكون بشكل رئيسي من مراحل CrSi2 و Cr3Si. أُجريت اختبارات الأكسدة الدورية (Cyclic Oxidation Tests) على الفولاذ المقاوم للصدأ 316L المطلي وغير المطلي في نطاق درجات حرارة بين 700–900°م لمدة 52 ساعة وبفاصل زمني قدره 4 ساعات لكل دورة. كما أُجريت اختبارات التآكل الساخن الدوري (Cyclic Hot Corrosion Tests) على الفولاذ 316L المطلي وغير المطلي باستخدام رواسب NaCl:Na2SO4 (100:0، 50:50، 0:100 بالوزن) عند درجة حرارة 850°م لمدة 52 ساعة وبفاصل زمني 4 ساعات لكل دورة، ومع رواسب (67% وزن V2O5 + 33% وزن Na2SO4) بكمية 5 ملغ/سم² عند درجات حرارة 550، 650، 750، 850، 950°م لمدة 4 ساعات لكل درجة حرارة. أظهرت اختبارات الأكسدة أن معدلات أكسدة الفولاذ المقاوم للصدأ غير المطلي 316L تتبع قانون التربيع (Parabolic Law)، حيث كانت قيم ثابت سرعة الأكسدة (kP) عند 700، 800، و900°م: (1.77×10⁻¹⁰، 2.25×10⁻¹⁰، 3.36×10⁻¹⁰ (ملغ²/سم⁴)/ثانية) على التوالي. بينما القيم للفولاذ المطلي بالكروميوم والسيليكون كانت: (6.944×10⁻¹¹، 1×10⁻¹⁰، 2.25×10⁻¹⁰ (ملغ²/سم⁴)/ثانية) على التوالي. في اختبارات التآكل الساخن الدوري، تتبع أكسدة الفولاذ غير المطلي 316L قانون المعدل الخطي (Linear Rate Law) مع رواسب 100% Na2SO4 (kL = -3.055×10⁻⁷)، 100% NaCl (kL = -4.861×10⁻⁶)، و50% NaCl + 50% Na2SO4 (kL = -5.833×10⁻⁷ (ملغ/سم²)/ثانية). أما الفولاذ المطلي، فتتبع الأكسدة قانون التربيع عند استخدام رواسب 100% Na2SO4 و50% NaCl + 50% Na2SO4 (kP = 5.136×10⁻⁹ و1.078×10⁻⁷ على التوالي)، وقانون المعدل الخطي مع رواسب 100% NaCl (kL = 1.305×10⁻⁶ (ملغ/سم²)/ثانية). أظهرت اختبارات التآكل الساخن الدوري أن الفولاذ غير المطلي يفقد من وزنه النوعي عند استخدام رواسب 67% V2O5 + 33% Na2SO4، بينما الفولاذ المطلي يظهر زيادة في الوزن النوعي تحت نفس ظروف الاختبار. تحليل XRD أظهر أن المراحل المتشكلة على سطح الفولاذ غير المطلي تحت معظم ظروف الأكسدة والتآكل الساخن هي Cr2O3، Ni-Cr-Fe، وNiO، بينما المراحل المتشكلة على الفولاذ المطلي بالكروميوم والسيليكون هي SiO2، Cr3Si، وCr2O3.

كلمات الباحثين

Stainless steel, Diffusion coating, Chromizing-Siliconizing, Cyclic oxidation, Cyclic hot corrosion, CrSi2, Cr3Si, SiO2

إشراف وإعداد

الإشراف

حيدر حسن جابر, علي هوبي حليم

الإعداد

رؤى حاتم هاتف

الاقتباسات الببليوغرافية