Pretraživanje
Duplex nehrđajući čelik (DSS) naširoko se koristi u sektorima nafte i plina, kemije i offshore inženjeringa zbog svoje visoke čvrstoće i izvrsne otpornosti na koroziju. Međutim, visoka učinkovitost DSS-a oslanja se na njegovu precizno uravnoteženu mikrostrukturu austenita (γ) i ferita (δ). Kada je DSS izložen ili radi dulje vrijeme unutar određenih temperaturnih raspona, feritna faza se raspada, taložeći razne "štetne faze". Ovi precipitati ozbiljno smanjuju mehaničku žilavost materijala i otpornost na koroziju, što predstavlja značajnu prijetnju pouzdanosti inženjerskih aplikacija.
1. Ubojica lomljivosti: Taloženje σ i χ faza
Od svih štetnih faza, σ faza je nedvojbeno najpoznatija i najdestruktivnija.
Raspon temperature taloženja: σ faza se prvenstveno taloži između 600°C i 950°C, s vrhunskom kinetikom taloženja oko 800°C do 880°C.
Kemijski sastav: σ faza je intermetalni spoj bogat kromom (Cr) i molibdenom (Mo). Nastaje razgradnjom δ ferita ili eutektoidnom reakcijom razgradnje na granici između δ ferita i γ austenita.
Utjecaj na izvedbu: Taloženje σ faze ima dvostruki utjecaj na inženjerska svojstva DSS-a. Prvo, sama σ faza je tvrda i krta faza. Njegova prisutnost oštro smanjuje udarnu žilavost materijala, čineći ga osjetljivim na krti lom pri niskim temperaturama ili u uvjetima koncentracije naprezanja. Drugo, tijekom taloženja, σ faza troši značajne količine Cr i Mo iz okolne δ feritne matrice, što rezultira područjima osiromašenim Cr i Mo koja okružuju σ fazu. Ta osiromašena područja značajno smanjuju otpornost na koroziju, postajući osjetljiva na rupičastu i interkristalnu koroziju.
Chi faza je također intermetalni spoj bogat Cr-om i Mo-om koji se obično formira unutar sličnog temperaturnog raspona kao σ-faza (700°C do 900°C). Međutim, χ faza obično precipitira kao metastabilna faza na početku starenja, tek kasnije se transformira u stabilniju σ fazu. Njegov negativan utjecaj na svojstva sličan je onom σ faze, što dovodi do krtosti i smanjene otpornosti na koroziju.
2. Krtost na 475°C: skrivena prijetnja na niskim temperaturama
Uz σ fazu u područjima visokih temperatura, duplex nehrđajući čelik također ima opasnu zonu na nižim temperaturama, poznatu kao krtost od 475°C.
Raspon temperature padalina: Ovaj se fenomen javlja između 350°C i 550°C, s vršnom jačinom oko 475°C.
Mikromehanizam: Unutar ovog temperaturnog raspona, delta feritna faza prolazi kroz spinodalnu razgradnju, razlažući se na dvije feritne strukture na nanomjernoj razini: α' fazu bogatu kromom (α' bogatu Cr) i α fazu siromašnu kromom (α siromašnu Cr).
Utjecaj na izvedbu: ovo odvajanje faza na nanomjernoj razini značajno povećava tvrdoću i čvrstoću materijala, ali naglo smanjuje njegovu udarnu žilavost. Dok je ova niskotemperaturna krtost manje ozbiljna i sveprisutna od taloženja σ faze na otpornost na koroziju, α' faza bogata kromom također može dovesti do povećane osjetljivosti na koroziju u određenim medijima. Vrijedno je napomenuti da spinodalna razgradnja obično zahtijeva dugo razdoblje starenja, ali kinetika taloženja može se ubrzati u hladno obrađenom materijalu.
3. Karbonitridi i sekundarni austenit
Uz gore navedene primarne taloge, pod određenim uvjetima mogu se formirati i druge štetne faze:
Karbidi i nitridi: Između 550°C i 750°C mogu se taložiti kromovi karbidi (Cr23C6) ili nitridi. Iako se sadržaj ugljika (C) u modernom DSS-u obično održava na ekstremno niskim razinama (≤0,03%), ti se talozi još uvijek mogu formirati na granicama zrna, trošeći Cr i predstavljajući rizik od interkristalne korozije.
Sekundarni austenit (γ2): Tijekom taloženja σ faze, razgradnja δ ferita istovremeno stvara sekundarni austenit (γ2) bogat niklom. Iako γ2 sam po sebi nije izravno štetna faza, njegov mehanizam stvaranja usko je povezan s taloženjem σ faze. Njegova prisutnost signalizira razgradnju δ ferita, neizravno signalizirajući pogoršanje svojstava materijala.
