Einfluss von wasserdampf und kohlendioxyd auf die oxydation von eisen in sauerstoff bei hohen temperaturen

Die Oxydationsgeschwindigkeit von Eisen wird bei 750°C durch Wasserdampf nicht beeinflusst. Bei 850°C tritt eine Erhöhung um den Faktor 1,2, bei 950°C um den Faktor 1,6 ein. Die Erhöhung durch Kohlendioxyd ist geringer als die durch Wasserdampf. Inerte Marken werden nach der Oxydation in reinem Sauerstoff bei 950°C an der Grenze Eisen/Wüstit gefunden. Nach kurzzeitiger Oxydation in Sauerstoff-Wasserdampf- oder Sauerstoff-Kohlendioxyd-Gemischen liegen die inerten Marken gleichfalls an der Grenze Eisen/Wüstit, nach längeren Zeiten werden sie jedoch in die Wüstitschicht verlagert. Gleichzeitig wird der innere Teil der Wüstitschicht stark porös. Zur Deutung wird angenommen, dass im Verlauf der Oxydation als Folge einer Fliessbehinderung der Oxydschicht an der Grenze Eisen/Wüstit Spalten entstehen, in denen sich bei Gegenwart von Wasserdampf oder Kohlendioxyd ein H2/H2O- bzw. CO/CO2-Gemisch bildet, das Sauerstoff von der kompakten Oxydschicht zur Eisenoberfläche transportiert. Hierdurch werden Oxydbrücken von Metall zur Oxydschicht aufgebaut, die eine weitere Oxydation des Metalls ohne wesentliche Hemmungen ermöglichen. The scaling rate of iron is not influenced by water vapor at 750°C. At 850 °C the rate rises by the factor 1·2 and at 950°C by the factor 1·6 respectively. Carbon dioxide produces a smaller increase than water vapor. Inert markers will be found at the iron/wustite interface after oxidation in dry oxygen at 950°C. After short-time oxidation in mixtures of oxygen and water vapor or oxygen and carbon dioxide the markers will be found also at the iron/wustite interface, but after longer times they migrate into the wustite. At the same time the wustite layer becomes very porous. To explain the results, it is supposed that pores occur at the iron/wustite interface during the oxidation. In the presence of water vapor or carbon dioxide a H2/H2O or CO/CO2 mixture, respectively, is formed in these pores, which transports by an oxidation/reduction mechanism oxygen to the iron surface. Therefore oxide bridges are built up from the metal to the scale, which enables the further oxidation of the metal without substantial inhibition. La vapeur d'eau ne modifie pas la vitesse d'oxydation du fer à 750°C. A 850°C, elle augmente cette vitesse d'un facteur 1,2; à 950°C, ce facteur est 1,6. L'augmentation de vitesse d'oxydation due à l'anhydride carbonique est moindre que celle due à la vapeur d'eau. Des zones inertes été trouvées à la limite entre le fer et la wustite après oxydation en oxygène pur à 950°C. Après oxydation de courte durée dans des mélanges oxygène (vapeur d'eau ou oxygène) anydride carbonique, il existe également des zones inertes à la limite fer - wustite; après des oxydations de plus longue durée, ces zones sont toutefois déplacées dans la couche de wustite. Stimultanément, la partie interne de la couche de wustite devient fortement poreuse. Pour expliquer ce phénomène, on admet que, au cours de l'oxydation et par suite d'un empêchement de déplacement de la couche d'oxyde, des fissures se produisent à la limite entre le fer et la wustite, fissures dans lesquelles la présence de vapeur d'eau ou de CO2 forme un mélange H2/H2O ou CO/CO2 qui transporte de l'oxygène en couche compacte d'oxyde vers la surface du fer. De ce fait, il se forme des ponts d'oxyde du métal jusqu'à la couche d'oxyde, ponts qui rendent possible, sans obstacles importants une oxydation plus poussée du métal.