Jako dostawca UNS S31703 często pytam o starzenie się tego konkretnego stopu ze stali nierdzewnej. Zrozumienie zachowania starzenia jest kluczowe dla jego właściwego zastosowania, ponieważ może znacząco wpłynąć na właściwości mechaniczne i korozji materiału.
UNS S31703 to molibdenu - austenityczna stal nierdzewna, która należy do serii 300. Jest znany z doskonałej odporności na korozję, szczególnie w środowiskach zawierających jony chlorkowe, oraz dobre właściwości mechaniczne zarówno w temperaturze pomieszczeń, jak i podwyższonych. Zachowanie starzenia się UNS S31703 odnosi się głównie do zmian jej mikrostruktury i właściwości, gdy jest ono narażone na określone warunki temperaturowe i czasowe.
Zmiany mikrostrukturalne podczas starzenia
Gdy ONS S31703 się starzeje, może wystąpić kilka zmian mikrostrukturalnych. Jedną z najbardziej znaczących zmian jest opady faz wtórnych. W przypadku tego stopu opady fazy sigma ((\ sigma)) jest powszechnym zjawiskiem podczas starzenia się w temperaturach pośrednich, zwykle w zakresie 600–900 ° C. Faza sigma jest związek międzymetaliczny, który zawiera wysokie stężenie chromu i molibdenu. Jego opady jest wynikiem długoterminowej dyfuzji elementów stopowych w matrycy austenitycznej.
Tworzenie fazy Sigma może mieć zarówno pozytywny, jak i negatywny wpływ na właściwości UNS S31703. Z jednej strony w niektórych przypadkach niewielka ilość fazy sigma może poprawić siłę stopu, działając jako środek wzmacniający. Drobne - rozproszone cząsteczki fazy Sigma mogą utrudniać ruch dyslokacji, który jest głównym mechanizmem deformacji plastiku w metalach. Powoduje to wzrost granicy plastyczności i ostatecznej wytrzymałości na rozciąganie materiału.
Z drugiej strony nadmierne opady fazowe sigma może być szkodliwe. Faza Sigma jest twarda i krucha, a jej obecność może prowadzić do znacznego zmniejszenia plastyczności i wytrzymałości stopu. Pęknięcia mogą łatwo inicjować i rozprzestrzeniać się wzdłuż granic cząstek fazy Sigma, zwiększając podatność materiału na łamliwe pękanie. Ponadto wytrącanie fazy sigma wyczerpuje otaczającą austenityczną matrycę chromu i molibdenu. Ponieważ chrom i molibden są kluczowymi elementami odpowiedzialnymi za odporność na korozję stali nierdzewnej, to wyczerpanie może prowadzić do zmniejszenia odporności na korozję stopu, szczególnie w środowiskach, w których budzą korozję wżery i szczeliny.
Kolejnym możliwym opadami podczas starzenia się jest tworzenie węglików. W UNS S31703 węgliki chromowe ((M_ {23} C_6)) mogą wytrącić się na granicach ziarna, gdy stop jest starzejący w temperaturach w zakresie 450–850 ° C. Podobnie jak w fazie Sigma, opady z węglikiem może również powodować spadek odporności na korozję. Wytrącanie węglików chromowych na granicach ziarna wyczerpuje sąsiednie obszary chromu, tworząc obszary o niższej zawartości chromu. Regiony te są bardziej podatne na korozję, co prowadzi do zjawiska znanego jako korozja międzykrystaliczna.
Wpływ starzenia się na właściwości mechaniczne
Proces starzenia ma głęboki wpływ na właściwości mechaniczne UNS S31703. Jak wspomniano wcześniej, opady faz wtórnych, takich jak faza sigma i węgliki, mogą zmienić siłę, ciągliwość i wytrzymałość stopu.
Siła stopu ogólnie wzrasta wraz z starzeniem się, zwłaszcza gdy powstaje niewielka ilość faz wzmocnienia. Na przykład na początkowych stadiach starzenia w temperaturach pośrednich granica plastyczności i ostateczna wytrzymałość na rozciąganie może wykazywać niewielki wzrost z powodu efektu utwardzania opadów. Jednak wraz ze wzrostem czasu starzenia się lub temperatury jest dalsza, ciągliwość i wytrzymałość stopu zaczynają się szybko pogarszać.
Zmniejszenie plastyczności można zmierzyć za pomocą parametrów, takich jak wydłużenie i zmniejszenie powierzchni. Zmniejszenie tych wartości wskazuje, że materiał staje się mniej zdolny do deformowania plastycznego przed złamaniem. Spada również wytrzymałość stopu, która jest związana z jego zdolnością do wchłaniania energii podczas deformacji. Jest to często oceniane za pomocą testów uderzenia, takich jak test V -Notch. Niższa wartość energii uderzenia po starzeniu sugeruje, że stop jest bardziej krucha i bardziej prawdopodobne, że nagle ulegnie obciążeniu.
Wpływ starzenia się na odporność na korozję
Odporność na korozję jest jedną z najważniejszych właściwości UNS S31703, a starzenie się może mieć na niego znaczący wpływ. Wytrącanie faz wtórnych, szczególnie fazy Sigma i węglików, może prowadzić do zmniejszenia odporności stopu na różne formy korozji.
Pod względem korozji wżery zubożenie chromu i molibdenu w matrycy austenitycznej z powodu wytrącania fazy sigma i węglików sprawia, że materiał jest bardziej podatny na inicjację dołów. Jony chlorkowe w środowisku mogą atakować regiony o niskiej zawartości chromu i molibdenu, co prowadzi do tworzenia małych otworów lub dołów na powierzchni stopu. Po utworzeniu dołów mogą się dalej rozprzestrzeniać, powodując poważniejsze uszkodzenie materiału.
Starzenie się wpływa również na korozję szczelin. W szczelinach, takich jak te utworzone między dwiema powierzchniami metalowymi w kontakcie lub pod uszczelkami, warunki są korzystniejsze dla rozwoju korozji. Wyczerpanie pierwiastków stopowych z powodu wytrącania się w fazie wtórnej może przyspieszyć proces korozji szczeliny. Stop staje się mniej zdolny do pasywnego w tych obszarach, a szybkość korozji może znacznie wzrosnąć.
Korozja międzygranowa, jak wspomniano wcześniej, jest ściśle związana z opadami węglików chromowych na granicach ziarna. Gdy stop jest narażony na zakres temperatury, w którym występuje opady węglika, wyczerpanie chromu na granicach ziarna sprawia, że regiony te są bardziej anodowe w porównaniu z luzem materiału. Tworzy to komórkę galwaniczną, a granice ziarna są preferencyjnie skorodowane, co prowadzi do oddzielenia ziaren i utraty integralności strukturalnej.
Porównanie z innymi stopami ze stali nierdzewnej
Aby lepiej zrozumieć starzejące się zachowanie UNS S31703, warto porównać go z innymi stopami ze stali nierdzewnej. Na przykład,Stal nierdzewna 347 / UNS S34700 / 1.4550to kolejna austenityczna stal nierdzewna. Podczas gdy zarówno UNS S31703, jak i UNS S34700 mają dobrą odporność na korozję, ich zachowania starzejące się są różne. UNS S34700 zawiera Niobium, który może tworzyć węgliki Niobium zamiast węglików chromowych podczas starzenia. Zmniejsza to ryzyko korozji międzygranowej w porównaniu do UNS S31703.
Stal nierdzewna 316LN / UNS S31653 / 1.4406, 1.4429jest także popularną austenityczną stalą nierdzewną. Ma niższą zawartość molibdenu w porównaniu z UNS S31703. Niższa zawartość molibdenu oznacza, że opady fazy sigma w 316LN może być mniejsze podczas starzenia się. Jednak jego ogólna odporność na korozję, szczególnie w środowiskach zawierających chlorek, jest ogólnie niższa niż w przypadku UNS S31703.
Stal nierdzewna 17 - 4ph / US S17400 / 1 4542jest opadami - hartowanie stali nierdzewnej. Jego starzenie się koncentruje się głównie na wytrącaniu faz bogatych w miedź do wzmocnienia. W przeciwieństwie do tego, starzenie się UNS S31703 jest bardziej związane z opadami związków międzymetalicznych i węglików, które mają odmienny wpływ na właściwości stopu.
Kontrolowanie zachowania starzenia się
Aby zapewnić optymalną wydajność UNS S31703, konieczne jest kontrolowanie zachowania starzenia. Jednym ze sposobów jest dokładne wybór parametrów ciepła - obróbki. Na przykład szybkie chłodzenie po wyżarzaniu roztworu może zapobiec lub minimalizować wytrącanie faz wtórnych podczas późniejszego użycia. Wyższeniowanie roztworu jest procesem oczyszczania ciepła, w którym stop ogrzewa się do wysokiej temperatury (zwykle powyżej 1050 ° C) w celu rozpuszczenia wszystkich faz wtórnych, a następnie szybko wygasi w celu zachowania struktury austenitycznej z pojedynczej fazy.
Innym podejściem jest dostosowanie składu stopu. Przez dokładnie kontrolowanie zawartości elementów stopowych, takich jak chrom, molibden i węgiel, można zmniejszyć tendencję do wytrącania się w fazie wtórnej. Na przykład zmniejszenie zawartości węgla może zminimalizować tworzenie się węglików chromowych, a optymalizacja zawartości molibden może zrównoważyć efekt wzmacniający i ryzyko wytrącania fazy sigma.
Wniosek
Podsumowując, starzenie się zachowania UNS S31703 jest złożonym zjawiskiem, które obejmuje zmiany mikrostrukturalne, takie jak wytrącanie faz wtórnych, takich jak faza sigma i węgliki. Zmiany te mogą mieć znaczący wpływ na właściwości mechaniczne i odporne na korozję stopu. Podczas gdy pewien stopień starzenia może prowadzić do poprawy siły, nadmierne starzenie się może powodować pogorszenie plastyczności, wytrzymałości i odporności na korozję.
Jako dostawca UNS S31703 rozumiemy znaczenie tych nieruchomości dla naszych klientów. Jesteśmy zaangażowani w zapewnianie wysokiej jakości produktów UNS S31703 o kontrolowanym starzeniu się zachowań. Jeśli jesteś zainteresowany naszymi produktami UNS S31703 lub masz pytania dotyczące jej aplikacji i nieruchomości, skontaktuj się z nami w celu uzyskania zamówień i dalszej dyskusji.
Odniesienia
- ASM Handbook, tom 3: Schematy fazowe stopu.
- „Opór korozji stali nierdzewnej” R. Winstona Revie.
- „Fizyczne zasady metalurgii” Roberta W. Cahna i Peter Haasen.
