Interaction of high temperature oxidation and creep processes in an austenitic steel

• Published in: Materials science and engineering 1970-01, Vol.6 (5), p.313-319
• Main Authors: Francis, J.M., Hodgson, K.E.
• Format: Article
• Language: English
• ISSN: 0025-5416
• DOI: 10.1016/0025-5416(70)90067-4

Wire specimens of a 20% Cr/25% Ni/Nb-stabilised steel have been oxidised in CO 2 at 850° C, and then subjected to continuous creep measurements at this temperature under low stress (in the range 0.25 - 3.5 kg/mm 2). Control experiments have also been carried out in high vacuum to allow isothermal oxide growth stresses to be evaluated, and to provide data on physical breakdown of the oxide film at temperature. The specimens were suspended vertically and oxidised for 120 h. After evacuation of the system, the load was remotely applied and observations of specimen elongation were made using a travelling microscope. From the length increases determined for periods of up to 150 h, variations in the secondary creep rate of the steel can be calculated over the range of applied stress. Differences in steady state creep of oxidised and unoxidised material can be detected from these measurements. In the range of applied stress 2.0–3.5 kg/mm 2, the oxide film is found to have a strengthening effect during creep of pre-oxidised specimens. Below this level of applied stress, oxide growth stresses predominate and result in a higher creep rate than that of the unoxidised steel. Des éprouvettes filiformes d'un acier à 20% Cr et 25% Ni stabilisé au Nb ont été oxydées dans CO 2 à 850° C, puis observées en continu au cours d'un essai de fluage à cette température sous une charge faible (comprise entre 0,25 et 3,5 kg/mm 2). Par comparaison avec des expériences de référence effectuées dans un vide élevé, on a cherché à estimer les contraintes dues à la croissance isotherme de l'oxyde et à obtenir des données sur la dégradation physique du film d'oxyde à haute température. Les éprouvettes ont été suspendues verticalement et oxydées pendant 120 h. Après mise sous vide du système, la charge a été appliquée au moyen d'une commande à distance et la déformation de l'éprouvette a été suivie au moyen d'un cathétométre. A partir de l'augmentation de longueur, déterminée pour des durées allant jusqu'à 150 h, on peut calculer la vitesse de fluage secondaire de l'acier pour des valeurs différentes de la contrainte, prises dans l'intervalle indiqué ci-dessus. Ces mesures permettent de détecter des différences dans le fluage stationnaire entre le métal oxydé et le métal non oxydé. Pour des contraintes comprises entre 2,0 et 3,5 kg/mm 2, le film d'oxyde a un effet de renforcement au cours du fluage des éprouvettes préoxydées. Pour des niveaux de contrainte plus faibles, les contraintes produ