Söka
Duplex rostfritt stål (DSS) används ofta inom olje- och gas-, kemi- och offshoretekniksektorerna för sin höga hållfasthet och utmärkta korrosionsbeständighet. Den höga prestandan hos DSS är dock beroende av dess exakt balanserade mikrostruktur av austenit (γ) och ferrit (δ). När DSS exponeras för eller drivs under långa perioder inom vissa temperaturområden, sönderdelas ferritfasen, vilket utfäller olika "skadliga faser". Dessa utfällningar försämrar kraftigt materialets mekaniska seghet och korrosionsbeständighet, vilket utgör ett betydande hot mot tillförlitligheten hos tekniska tillämpningar.
1. Sprödhetsdödare: Utfällning av σ- och χ-faser
Av alla skadliga faser är σ-fasen utan tvekan den mest välkända och destruktiva.
Nederbördstemperaturintervall: σ-fasen fäller ut huvudsakligen mellan 600°C och 950°C, med dess nederbördskinetik som toppar runt 800°C till 880°C.
Kemisk sammansättning: σ-fasen är en intermetallisk förening rik på krom (Cr) och molybden (Mo). Det bildas genom sönderdelningen av δ ferrit eller den eutektoida sönderdelningsreaktionen vid gränsytan mellan δ ferrit och γ austenit.
Prestandapåverkan: Nederbörden av σ-fasen har en tvådelad inverkan på de tekniska egenskaperna hos DSS. För det första är σ-fasen i sig en hård och spröd fas. Dess närvaro minskar kraftigt materialets slagseghet, vilket gör det känsligt för sprödbrott vid låga temperaturer eller under stresskoncentrationsförhållanden. För det andra, under utfällning, förbrukar σ-fasen betydande mängder Cr och Mo från den omgivande δ-ferritmatrisen, vilket resulterar i Cr- och Mo-utarmade regioner som omger σ-fasen. Dessa utarmade områden minskar avsevärt korrosionsbeständigheten och blir känsliga för gropfrätning och intergranulär korrosion.
Chi-fasen är också en Cr- och Mo-rik intermetallisk förening som vanligtvis bildas inom ett liknande temperaturområde som σ-fasen (700°C till 900°C). Emellertid fälls χ-fasen typiskt ut som en metastabil fas i början av åldrandet, först senare omvandlas till den mer stabila σ-fasen. Dess negativa inverkan på egenskaperna liknar den för σ-fasen, vilket leder till sprödhet och minskad korrosionsbeständighet.
2. 475°C Sprödhet: Ett doldt hot vid låga temperaturer
Förutom σ-fasen i högtemperaturområden, upplever duplext rostfritt stål även en riskzon vid lägre temperaturer, känd som 475°C försprödning.
Nederbördstemperaturintervall: Detta fenomen inträffar mellan 350°C och 550°C, med en högsta svårighetsgrad runt 475°C.
Mikromekanism: Inom detta temperaturområde genomgår deltaferritfasen spinodal nedbrytning, och bryts ner i två nanoskala ferritstrukturer: en kromrik α′-fas (Cr-rik α′) och en kromfattig α-fas (Cr-fattig α).
Prestandapåverkan: Denna fasseparation i nanoskala ökar materialets hårdhet och styrka avsevärt, men minskar kraftigt dess slagseghet. Även om denna sprödhet vid låg temperatur är mindre allvarlig och genomgripande än σ-fasutfällning på korrosionsbeständighet, kan den kromrika α′-fasen också leda till ökad korrosionskänslighet i vissa medier. Det är värt att notera att spinodal nedbrytning vanligtvis kräver en lång åldringsperiod, men nederbördskinetik kan accelereras i kallbearbetat material.
3. Karbonitrider och sekundär austenit
Utöver de primära fällningarna som nämns ovan kan andra skadliga faser bildas under vissa förhållanden:
Karbider och nitrider: Mellan 550°C och 750°C kan kromkarbider (Cr23C6) eller nitrider fällas ut. Även om kolhalten (C) i modern DSS vanligtvis hålls på extremt låga nivåer (≤0,03%), kan dessa fällningar fortfarande bildas vid korngränserna, förbruka Cr och utgöra en risk för intergranulär korrosion.
Sekundär Austenit (γ2): Under utfällningen av σ-fasen bildar nedbrytningen av δ-ferrit samtidigt nickelrik sekundär austenit (γ2). Även om γ2 i sig inte är en direkt skadlig fas, är dess bildningsmekanism nära kopplad till utfällningen av σ-fasen. Dess närvaro signalerar nedbrytningen av δ ferrit, vilket indirekt signalerar försämring av materialegenskaper.
