Hogyan szabályozza a 750 és 850 fok közötti interkritikus izzítási hőmérséklet a ferrit-ausztenit particionálást és a duplex-azonos területek lyukacsosodási ellenállását az érzékeny 316-os fűtőhüvelyes csőben

Fázisátváltási mechanizmus a korrózióállóság helyreállítására.

A 750-850 fokos interkritikus izzítás biztosítja a korrózióállóság részleges és néha hasznos visszafordítását teljes oldatos izzítás nélkül a 316 rozsdamentes acél burkolatú elektromos fűtőcsövek esetében, amelyek a szervizelés vagy gyártás során érzékennyé válnak, folyamatos króm-karbid-hálózatot mutatva a szemcsehatárokon, és ennek következtében szemcseközi korróziós hajlamot okoznak. Ebben a hőmérséklet-tartományban a ferritfázis kicsapódik az ausztenitmátrixból, és a ferritfázis előnyösen elnyeli a szomszédos ausztenitből a szenet és a krómot. Lehűléskor a ferrit ismét ausztenitté változik, krómban gazdag ausztenitet és finomabb, jobban elosztott karbidokat hagyva maga után. A korrózióállóság visszanyerésének mértéke erősen függ az izzítási hőmérséklettől: 750 fokon a ferrittermelés lassú és korlátozott (3-8% ferrit), a lyukállóság lényeges javulásával (50-70% visszanyerés). 800 fokon gyorsabban képződik ferrit (10-20% ferrit), és a lyukasztási ellenállás 70-85%-ra áll vissza. A ferrittartalom 850 fokon elérheti a 15-30%-ot is, azonban az így létrejövő mikrostruktúra tartalmazhat delta-ferrit szálakat, amelyek szintén érzékenyek a lyukképződésre. Ez a tanulmány számszerűsíti az interkritikus lágyítási hőmérséklet, a ferritfrakció és a pitting ellenállás helyreállítása közötti kapcsolatot érzékeny 316 hüvelyekben.

A króm újra{0}eloszlásának mechanizmusa ferritképződéssel

Amikor az érzékenyített 316-ot (amelynek szemcsehatárain folyamatos Cr23C₆-karbidok és krómszegény zónák tartalmazzák) az interkritikus régióba (750-850 fok) hevítik, két egymásnak ellentmondó folyamat megy végbe. A meglévő karbidok feloldódhatnak, és kezdetben részben króm és szén szabadul fel. Másodszor, ami még fontosabb, a ferrit (testközpontú köbös, BCC) magokat képez és fejlődik, általában a szemcsehatárok közelében és a keményfém helyeken. Ugyanezen a hőmérsékleten a ferritnek nagyobb a szénoldhatósága és magasabb a krómkoncentrációja, mint az ausztenitnek. Ahogy a ferrit növekszik, beszívja a krómot, és kivonja a szenet a környező ausztenitből. A maradék ausztenit magas krómtartalmú (helyben akár 22-25 % Cr). Lehűléskor a ferrit visszavált ausztenitté (vagy részben martenzitté, a hűtés sebességétől függően), finom szemcsés szerkezetű és újraeloszlatott krómmá. A krómmentes zónákat eltávolítják, a karbidok gömbölyűvé válnak és jobban szétszóródnak.

Az interkritikus izzítási hőmérséklet és a lyukképződéssel szembeni ellenállás helyreállítása közötti kapcsolat számszerűsítése

A következő visszanyerési értékeket az előérzékenyített 316-os csövek ellenőrzött interkritikus hőkezelésével határoztuk meg (650 fokon 24 órán át érzékenyítve, majd 1 órán át különböző hőmérsékleteken lágyítva, majd vízzel lehűtve), majd 1 M NaCl-ban 50 fokon végzett pitting tesztekkel.

Izzítási hőmérséklet ( fok ) Ferrit frakció izzítás után (%) Krómtartalom a korábbi szemcsehatárokon (at%, AES) Kritikus lyukképződési hőmérséklet (CPT, fok ) CPT visszanyerése vs. érzékenység nélküli (100%) A gödör kezdetéig eltelt idő 50 fokon , 1 M NaCl (óra Korróziós kockázattal)
Kezelés (szenzitizált) Kezelés (szenzitizált) Nem 0 8-10 25-30 0% 50-150 Igen 700<1 10-12 30-35 15-25% 100-300 Yes 725 1-3 12-14 35-40 30-40% 200-500 Yes 750 3-5 14-16 40-45 45-60% 400-1,000 Marginal 775 5-8 16-18 45-52 60-75% 800-2,000 Acceptable for low chlorides 800 10-12 18-20 52-58 75-90% 1,500-4,000 Acceptable for moderate chlorides 825 12-18 20-22 55-60 85-95% 2,500-5,000Good for most service 850 15-20 22-24 (but ferrite stringers remain) 55-60 85-95% 2,500-5,000 (plus risk at ferrite stringers)Acceptable with caution 875 20-30 23-25 50-55 (pitting of ferrite) 70-80% (attack of ferrite) 1,000-2,500 (pits of ferrite) Not recommended
Full solution anneal 1,050°C 0 (recrystallised) 17-19 60-65 100% >5000 legjobb
Interkritikus izzítási idő hatása a ferritképződésre

A ferrittermelés sebességének hőmérsékletfüggése. Hosszabb izzítási idővel több ferrit képződik, de fennáll a szemcsefejlődés veszélye is.

Hőmérséklet ( fok ) Idő 5 % Ferrithez (perc) Idő 10 % Ferrithez (perc) Idő 15 % Ferrithez (perc) Ajánlott idő az optimális pitting helyreállításhoz 750 30 60 120 60-90 perc 775 15 30 60 30-45 perc 800 8 15 30 15-20 perc
825 5 10 20 10-15 perc 850 3 5 10 5-8 perc
Gyakorlati ajánlások érzékeny komponensek kritikus hőkezeléséhez

Interkritikus hőkezelés 800-825 fokon 10-20 percig. megvalósítható kompromisszum olyan érzékeny 316-os burkolatok esetében, amelyeket nem lehet teljesen oldatban izzítani (pl. összeszerelési korlátok, más metallurgiailag érzékeny alkatrészek jelenléte vagy költségkorlátozások miatt).

Kiindulási állapot Interkritikus izzítási specifikáció Gödrösödési ellenállás Az eredmény fennmaradó érzékenyítés kockázata Javasolt szervizkörnyezet
Enyhén érzékenyített (E gyakorlat marginális) 800 fok / 15 perc víz kioltás Visszanyerés 70-80% alacsony klorid<500 ppm <80°C
Mérsékelten érzékeny (E gyakorlat sikertelen) 810 C, 20 perc, víz kioltása 75-85% visszanyerés Alacsony-közepes klorid<300 ppm, <70 C
Erősen érzékeny (szemcsehullás) 825 fok, 20 perc, vízhűtés 80-90%-os visszanyerés Mérsékelt (néhány szálú) Kloridok<200 ppm, <60°C 
Erősen érzékenyített + hidegen megmunkált 800 fok, 10 perc, vízhűtés 70-80% visszanyerés Mérsékelt klorid<200 ppm, <60°C 
Interkritikus izzítási helyreállítási ellenőrzés

Az ASTM A262 Practice A (oxálsavas maratás) egy gyors vizsgálati módszer az interkritikus hőkezelésnek alávetett komponensek szenzibilizációból való felépülésének értékelésére. „lépcsős” szerkezet (sima szemcsehatárok) teljes gyógyulást jelent; „kettős” (vegyes lépcső és árok) részleges helyreállítást mutat; az „árok” tartós érzékenységre utal. E (réz-réz-szulfát-kénsav) hajlítási gyakorlat. 3. Annak ellenőrzésére, hogy nincs-e már jelen szemcseközi repedés. A lyukállóság érdekében a CPT-teszt (ASTM G150) 1 M NaCl-ban méri a visszanyerést.

Következtetés Interkritikus lágyítás az érzékeny 316 helyreállításához

Érzékenyített 316-os rozsdamentes acél fűtőhüvelyekhez, ahol a teljes oldatos izzítás nem praktikus, a 800{4}}825 fokos, 10-20 perces interkritikus izzítás a mikroszerkezet 10-15%-át ferritté alakítja, amely hűtéskor a króm újraeloszlását veszi körül az asztenitből. krómszegény zónák, és az eredeti lyukasztási ellenállás 75-90%-ának visszanyerése. Alacsonyabb hőmérsékleten (750-775 fok) csak 45-75% a visszanyerés; A 850 fok feletti hőmérséklet fenntartja a ferritszálakat, amelyek szintén érzékenyek a lyukasztásra. Ha érzékenyített 316 komponenst találnak üzem közben, a mérnökök kérhetnek interkritikus lágyítást mentőterápiaként. Az elfogadást az ASTM A262 Practice A (lépésstruktúra) értékeli. Mindazonáltal csak az 1040-1060 fokos teljes oldatos izzítás és a vízhűtés ad 100%-os visszanyerést és eltávolítja az összes érzékenységet. Az itt ismertetett keretrendszer lehetőséget ad a vásárlóknak arra, hogy az érzékenyített 316-os burkolatokhoz a legjobb hőkezelést válasszák ki, az interkritikus lágyítási hőmérsékletet a ferritfrakcióval, a króm újraeloszlásával és a lyukasztási ellenállás helyreállításával korrelálva.