Effect of thermal cycling on the high temperature oxidation resistance of austenitic AISI 309S stainless steel

A conventional austenitic AISI 309S stainless steel has been subjected to high temperature oxidation at 950°C under atmospheric pressure of air. Isothermal as well as 1 h and 10-h cyclic oxidation runs have been conducted in order to get acquainted with the resistance of this steel to establish and maintain the oxide scales upon such aggressive environments. It will be shown that upon isothermal oxidation, the steel develops chromia and Cr-Mn spinel oxides and some internal oxidation of Si-rich oxide structures which may peg the scale to the alloy. The nature of the oxide phases has not changed upon thermal cycling, but spallation is more extensive in the 1 h than in the 10-h cycles. In the former, Fe-rich nodules are also developed at the outermost part of the scale, bringing about loss of the protective behaviour of the mixed scales. On the contrary, the 10-h cycled specimens similarly behave to those isothermally oxidised. Auswirkungen thermischer Beanspruchung auf den Hochtemperaturoxidationswiderstand von austenitischem nichtrostenden Stahl AISI 309S Ein konventioneller austenitischer nichtrostender Stahl AISI 309S wurde unter atmospharischem Luftdruck einer Hochtempraturoxidation bei 950°C unterzogen. Isotherme sowie 1 h bzw. 10-h zyklische Oxidationsmessreihen wurden durchgefuhrt, um die Bildung und Aufrechterhaltung des Oxidzunders unter aggressiven Umgebungsbedingungen zu untersuchen. Es wird gezeigt, dass der Stahl bei isothermer Oxidation Cr- und Cr-Mn-Spinelloxide sowie innere Oxidation der Si-reichen Oxidstrukturen, die den Zunder an der Legierung stabilisieren konnen, entwickelt. Die Eigenschaft der Oxidphasen veranderte sich nicht wahrend der thermischen Beanspruchung; das Abplatzen war allerdings bei den 1 h Zyklen starker als bei den 10-h Zyklen. Im ersten Fall werden Fe-reiche Kugeln auch am ausersten Teil des Zunders entwickelt, was zu einem Verlust des Schutzverhaltens fuhrt. Im Gegensatz dazu verhalten sich die Proben mit den 10-h Zyklen vergleichbar denen, die isotherm oxidiert wurden.