ABSTRACT
The present work comparatively investigates the oxidation behaviour of AISI 321 austenitic stainless steel at 900 °C in Ar-21vol.%O2 in two conditions of solution annealed (SAed) and after a high-energy shot peening process (HESPed). Kinetic observations indicated that during the initial 25 h of oxidation, the HESPed sample exhibits higher oxidation kinetics. However, as oxidation progresses, the kinetics of the SAed sample surpasses in a way that after 150 h, the weight gain for SAed is 0.93 mg/cm2, and for HESPed, it is 0.71 mg/cm2. GI-XRD results after 150 h of oxidation revealed similar oxide phases on both samples, including (Cr,Fe)2O3, Mn(Fe,Cr)2O4, and Fe2O3. An important point is that the oxide formed on the surface of the SAed sample, unlike HESPed, undergoes severe spallation and cracking after 150 h, leading to sub-surface oxidation and the formation of Ni-rich oxide phases such as Ni(Fe,Cr)2O4. The enhancement observed in the oxidation performance of the HESPed sample can be ascribed to the augmented density of high-diffusivity paths, a consequence of the high-energy shot peening process, and the prompt development of uniform inner Si-rich and intermediate Cr-rich oxide layers.
Le travail courant examine comparativement le comportement à l’oxydation de l’acier inoxydable austénitique AISI 321 à 900°C dans Ar-21% vol O2 dans deux conditions d’hypertrempe (SAed) et après un procédé de grenaillage à haute énergie (HESPed). Les observations cinétiques ont indiqué qu’au cours des 25 premières heures d’oxydation, l’échantillon HESPed présente une cinétique d’oxydation plus élevée. Cependant, à mesure que l’oxydation progresse, la cinétique de l’échantillon SAed surpasse de telle sorte qu’après 150 h, le gain de poids du SAed est de 0.93 mg/cm2 et pour le HESPed, il est de 0.71 mg/cm2. Les résultats de GI-XRD après 150 h d’oxydation ont révélé des phases d’oxyde similaires sur les deux échantillons, incluant (Cr,Fe)2O3, Mn(Fe,Cr)2O4 et FeeO3. Un point important est que l’oxyde formé à la surface de l’échantillon SAed, contrairement à l’HESPed, subit une spallation et une fissuration sévères après 150 h, menant à une oxydation sous la surface et à la formation de phases d’oxyde riches en Ni telles que Ni(Fe,Cr)2O4. L’amélioration observée dans les performances à l’oxydation de l’échantillon HESPed peut être attribuée à l’augmentation de la densité des voies à diffusivité élevée, une conséquence du procédé de grenaillage à haute énergie, et au développement rapide de couches d’oxyde uniformes internes riches en Si et intermédiaires riches en Cr.
Disclosure statement
No potential conflict of interest was reported by the author(s).