Søk
Dupleks rustfritt stål (DSS) er mye brukt i olje- og gass-, kjemisk- og offshore-ingeniørsektorene for sin høye styrke og utmerkede korrosjonsbestandighet. Den høye ytelsen til DSS er imidlertid avhengig av dens nøyaktig balanserte mikrostruktur av austenitt (γ) og ferritt (δ). Når DSS utsettes for eller drives i lengre perioder innenfor visse temperaturområder, brytes ferrittfasen ned, og utfeller forskjellige "skadelige faser". Disse utfellingene svekker materialets mekaniske seighet og korrosjonsbestandighet alvorlig, og utgjør en betydelig trussel mot påliteligheten til ingeniørapplikasjoner.
1. Sprøhetsmorder: Utfelling av σ- og χ-faser
Av alle skadelige faser er σ-fasen utvilsomt den mest kjente og destruktive.
Nedbørstemperaturområde: σ-fasen utfeller primært mellom 600°C og 950°C, med nedbørskinetikk som topper rundt 800°C til 880°C.
Kjemisk sammensetning: σ-fasen er en intermetallisk forbindelse rik på krom (Cr) og molybden (Mo). Det dannes gjennom dekomponeringen av δ ferritt eller den eutektoide dekomponeringsreaksjonen ved grensesnittet mellom δ ferritt og γ austenitt.
Ytelsespåvirkning: Utfellingen av σ-fasen har en todelt innvirkning på de tekniske egenskapene til DSS. For det første er σ-fasen i seg selv en hard og sprø fase. Dens tilstedeværelse reduserer materialets slagfasthet kraftig, noe som gjør det utsatt for sprø brudd ved lave temperaturer eller under stresskonsentrasjonsforhold. For det andre, under nedbør, forbruker σ-fasen betydelige mengder Cr og Mo fra den omkringliggende δ-ferrittmatrisen, noe som resulterer i Cr- og Mo-utarmede områder som omgir σ-fasen. Disse utarmete områdene reduserer korrosjonsmotstanden betydelig, og blir sårbare for gropdannelse og intergranulær korrosjon.
Chi-fase er også en Cr- og Mo-rik intermetallisk forbindelse som vanligvis dannes innenfor et lignende temperaturområde som σ-fasen (700 °C til 900 °C). Imidlertid utfeller χ-fasen vanligvis fortrinnsvis som en metastabil fase i begynnelsen av aldring, først senere transformert til den mer stabile σ-fasen. Dens negative innvirkning på egenskapene ligner på σ-fasen, noe som fører til sprøhet og redusert korrosjonsmotstand.
2. 475°C Skjørhet: En skjult trussel ved lave temperaturer
I tillegg til σ-fasen i høytemperaturområder, opplever dupleks rustfritt stål også en faresone ved lavere temperaturer, kjent som 475°C sprøhet.
Nedbørstemperaturområde: Dette fenomenet forekommer mellom 350 °C og 550 °C, med en høyeste alvorlighetsgrad rundt 475 °C.
Mikromekanisme: Innenfor dette temperaturområdet gjennomgår deltaferrittfasen spinodal nedbrytning, og brytes ned i to ferrittstrukturer på nanoskala: en kromrik α′-fase (Cr-rik α′) og en kromfattig α-fase (Cr-fattig α).
Ytelsespåvirkning: Denne faseseparasjonen i nanoskala øker materialets hardhet og styrke betydelig, men reduserer slagfastheten kraftig. Mens denne lavtemperatursprøheten er mindre alvorlig og gjennomgripende enn σ-faseutfelling på korrosjonsmotstand, kan den kromrike α′-fasen også føre til økt korrosjonsfølsomhet i visse medier. Det er verdt å merke seg at spinodal dekomponering vanligvis krever en lang aldringsperiode, men nedbørskinetikk kan akselereres i kaldbearbeidet materiale.
3. Karbonitrider og sekundær austenitt
I tillegg til de primære utfellingene nevnt ovenfor, kan andre skadelige faser dannes under visse forhold:
Karbider og nitrider: Mellom 550°C og 750°C kan kromkarbider (Cr23C6) eller nitrider utfelles. Selv om karbon (C)-innholdet i moderne DSS vanligvis holdes på ekstremt lave nivåer (≤0,03%), kan disse utfellingene fortsatt dannes ved korngrensene, forbruke Cr og utgjøre en risiko for intergranulær korrosjon.
Sekundær austenitt (γ2): Under utfellingen av σ-fasen danner nedbrytningen av δ ferritt samtidig nikkelrik sekundær austenitt (γ2). Mens γ2 i seg selv ikke er en direkte skadelig fase, er dannelsesmekanismen nært knyttet til utfellingen av σ-fasen. Dens tilstedeværelse signaliserer nedbrytning av δ ferritt, og indikerer indirekte forringelse av materialegenskaper.
