Vyhledávání
Duplexní nerezová ocel (DSS) je široce používán v ropném a plynárenském, chemickém a pobřežním strojírenství pro svou vysokou pevnost a vynikající odolnost proti korozi. Vysoký výkon DSS však závisí na jeho přesně vyvážené mikrostruktuře austenitu (γ) a feritu (δ). Když je DSS vystaven nebo provozován po delší dobu v určitých teplotních rozsazích, feritová fáze se rozkládá a vysráží různé „škodlivé fáze“. Tyto precipitáty vážně zhoršují mechanickou houževnatost materiálu a odolnost proti korozi, což představuje významnou hrozbu pro spolehlivost technických aplikací.
1. Zabiják křehkosti: Precipitace σ a χ fází
Ze všech škodlivých fází je σ fáze bezpochyby nejznámější a nejničivější.
Teplotní rozsah srážení: σ fáze precipituje primárně mezi 600 °C a 950 °C, přičemž její kinetika srážení vrcholí kolem 800 °C až 880 °C.
Chemické složení: σ fáze je intermetalická sloučenina bohatá na chrom (Cr) a molybden (Mo). Vzniká rozkladem δ feritu nebo eutektoidní rozkladnou reakcí na rozhraní mezi δ feritem a γ austenitem.
Dopad na výkonnost: Precipitace σ fáze má dvojí dopad na technické vlastnosti DSS. Za prvé, samotná fáze σ je tvrdá a křehká fáze. Jeho přítomnost prudce snižuje rázovou houževnatost materiálu a činí jej náchylným ke křehkému lomu při nízkých teplotách nebo za podmínek koncentrace napětí. Za druhé, během precipitace σ fáze spotřebovává významné množství Cr a Mo z okolní 8 feritové matrice, což vede k oblastem ochuzeným o Cr a Mo kolem σ fáze. Tyto ochuzené oblasti výrazně snižují odolnost proti korozi a stávají se zranitelnými vůči důlkové a mezikrystalové korozi.
Fáze Chi je také intermetalická sloučenina bohatá na Cr a Mo, která se typicky tvoří v podobném teplotním rozmezí jako fáze a (700 °C až 900 °C). Fáze χ se však na začátku stárnutí typicky vysráží přednostně jako metastabilní fáze, která se později přemění na stabilnější fázi σ. Jeho negativní vliv na vlastnosti je podobný jako u σ fáze, což vede ke křehnutí a snížení odolnosti proti korozi.
2. 475°C Zkřehnutí: Skrytá hrozba při nízkých teplotách
Kromě fáze σ ve vysokoteplotních oblastech zažívá duplexní nerezová ocel také nebezpečnou zónu při nižších teplotách, známou jako křehnutí 475 °C.
Teplotní rozsah srážek: K tomuto jevu dochází mezi 350 °C a 550 °C, s maximální intenzitou kolem 475 °C.
Mikromechanismus: V tomto teplotním rozmezí podléhá delta feritová fáze spinodálnímu rozkladu, který se rozpadá na dvě nanometrické feritové struktury: α′ fázi bohatou na chrom (α′ bohatou na chrom) a fázi α chudou na chrom (α chudou na chrom).
Výkonový dopad: Tato separace fází v nanoměřítku výrazně zvyšuje tvrdost a pevnost materiálu, ale prudce snižuje jeho rázovou houževnatost. Zatímco tato nízkoteplotní křehkost je méně závažná a všudypřítomná než precipitace σ fáze na odolnost proti korozi, α′ fáze bohatá na chrom může také vést ke zvýšené náchylnosti ke korozi v určitých médiích. Stojí za zmínku, že spinodální rozklad obvykle vyžaduje dlouhé období stárnutí, ale kinetika precipitace může být urychlena v materiálu zpracovaném za studena.
3. Karbonitridy a sekundární austenit
Kromě primárních sraženin uvedených výše se mohou za určitých podmínek tvořit další škodlivé fáze:
Karbidy a nitridy: Mezi 550 °C a 750 °C se mohou vysrážet karbidy chrómu (Cr23C6) nebo nitridy. Přestože je obsah uhlíku (C) v moderních DSS typicky udržován na extrémně nízkých úrovních (≤ 0,03 %), mohou se tyto precipitáty stále tvořit na hranicích zrn, spotřebovávat Cr a představovat riziko mezikrystalové koroze.
Sekundární austenit (γ2): Během precipitace σ fáze vzniká rozkladem δ feritu současně sekundární austenit bohatý na nikl (γ2). Zatímco γ2 není sama o sobě přímo škodlivou fází, její mechanismus tvorby je úzce spojen s precipitací σ fáze. Jeho přítomnost signalizuje rozklad δ feritu, což nepřímo signalizuje zhoršení vlastností materiálu.
