Thermodynamics, mechanisms and kinetics of metal dusting

Abstract

A survey is given on recent research on “metal dusting” i.e. a catastrophic carburization or rather graphitization of metals and alloys occuring in carbonaceous atmospheres at carbon activities aC>1. The thermodynamics are explained, the mechanisms for iron, low and high alloy steels, nickel and Ni-base alloys are described and the kinetics derived for iron and low alloy steels. Protection against metal dusting is possible by the presence of sulfur in the atmosphere, since adsorbed sulfur retards carbon transfer and hems graphite nucleation. Also dense oxide layers are protective, the preconditions for the formation of Cr-rich protectivee layers on steels and Ni-base alloys are shortly presenteed. Thermodynamik, Mechanismen und Kinetik des metal dusting Eine Übersicht wird gegeben über die neuere Forschung über „metal dusting”︁, eine katastrophale Aufkohlung oder eher Graphitisierung von Metallen und Legierungen, die in aufkohlenden Atmosphären bei Kohlenstoffaktivitäten aC>1 auftritt. Die Thermodynamik dieses Korrosionsphänomens wird erklärt, die Mechanismen für Eisen, niedrig- und hochlegierte Stähle, Nickel und Ni-Basislegierungen beschrieben und die Kinetik für Eisen und niedriglegierte Stähle erläutert. Schutz gegen metal dusting ist durch Anwesenheit von Schwefel in der Atmosphäre möglich, da adsorbierter Schwefel die Kohlenstoffübertragung hemmt und Graphitkeimbildung hindert. Auch dichte Oxidschichten können schützen, die Vorbedingungen für die Bildung schützender Cr-reicher Oxidschichten auf Stählen und Nickelbasislegierungen werden kurz vorgestellt.