Sigma-fasa embrittlement: Stjórnun á háhitastöðu í rústfritt steypujárnshreyfingum

Sigma-fasa embrittlement er myndun harðrar, brjótlegrar króm-járn millihornasambands í rustfritt steypistál sem myndast um það bil við 600–950 °C og minnkar bæði styrk og móttölu gegn rústmyndun. Á praktískum vettvangi þýðir það að reikistöng sem var fleygileg við uppsetningu getur orðið hættulega brjótleg eftir langa notkun eða eftir hægri kælingu í þessum hitabili, sérstaklega í stálgerðum með háan krómmagn, háan molýbdénmagn og tvöfaldar gerðir. Stjórnun á því felst í því að takmarka útsetningartíma og hitastig, velja rétta stálgerð og endurheimta mikrostyrktina með lausnarglæðingu þegar það er nauðsynlegt. Í Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. vinnum við sigma-fasa í hönnunar- og hitabeinunarflokki snemma í framleiðsluprócessinum, ekki sem eftirhugsun.

Hvað sigma-fasa er og af hverju hún myndast
Sigma er skipulögð, króm-rík millihornaskuld (almennt af gerðinni FeCr), mjög harð með næstum enga deyfingu. Hún myndast við kornamörk og við jaðar milli ferrít og austeníts því þessi staðsetningar veita henni bæði krómið sem hún þarf og diffusjonsleiðirnar sem eru nauðsynlegar. Myndunin er diffusjónsstýrd, svo hún byggir á hita og tíma saman: innan viðskiptasvæðisins þarf legeringin að vera útsett fyrir lengra tíma til að mynda mikilvæga sigma-magnið, og niðurfellingin fer hraðast í miðjunni á svæðinu, oft nálægt 700–850 °C fyrir margar austenítslegeringar.
Tveir hlutir gera sigmu „sneaky“. Þar sem hún dregur króm úr umhverfinu til að myndast, verður málið í nágrenninu króm-þurrkt og minna mótvært röðun, svo einn áhrifamechanismi skemmir bæði mekanískar og efnafræðilegar eiginleika í einu. Og hún getur myndast við hægri kælingu eftir sveigingu eða smíði, ekki aðeins í notkun, sem þýðir að hlutur getur þegar innihaldið sigma áður en hann er settur í notkun.

Hverjar legeringargerðir eru viðkvæmar
Væntanleg áverkan eykst með stöðugildi króms og molýbdens, því báðir efnið mynda sigma-gerðina mjög vel. Austeníttíparnir með hærri legeringu, svo sem 316, 317 og yfir-austeníttíparnir, eru meira viðkvæmir en einfaldari gerðir eins og 304. Gerðir sem eru stöðvadar með títaníum eða níóbíum, svo sem 321 og 347, eru valdar fyrir notkun við hærra hitastig að hluta til vegna þess að þær standa upp á við viðkvæmni, en þær eru ekki ósæðar fyrir sigma-myndun í efsta hluta hitasviðsins.
Duplex- og yfir-duplex-gerðir krefjast aukinna varúðaraðferða. 2205 og 2507/S32750 innihalda um 22–25 % króms ásamt molýbdenu og mikla hlutfall ferríts, og þar sem sigma-myndun fer fram hröðast í ferrítinu geta þær mynda embrittandi fasa mjög fljótt í hitasviðinu 700–900 °C. Þess vegna er gert mikilvægt að halda hitatilførunni og millistigshitastigið nákvæmlega í gildi við framleiðslu duplex-máls, og þess vegna er hámarksáskorunarsvið fyrir 2205 langt lægra en fyrir margar austeníttípar. Ef duplex-línuskrá er haldað of lengi nálægt 850 °C getur áhrif á beitikraft minnkað drast í gríðarmiklu mæli.

Afleiðingar í notkun
Skýrasta tákn sigma-þurrkunar er brot á áhrifahörku við stofutemperatúru. Málmur sem náði háum gildum í Charpy-prófi þegar nýr getur fallið til minna en hluta af því eftir að sigma-myndun hefur átt sér stað, sem eykur hættu á brjótlegu broti við stöðvun, hitabreytingar eða endurprófun með vatnssýkju þegar málmurinn er köldur. Hækkun hitastöðugleika er ekki jafn mikil, svo hættan birtist oft aðeins þegar verksmiðjan er kólnuð fyrir viðhald.
Rýrnunarskaði kemur frá króm-víkun í kringum sigma-hlutana. Staðbundin árás, holubrot og millikornabrot hrökkva í þessum víkunum, sem veikir þá leger sem valdir eru fyrir erfiða notkun. Í tvöföldum efnum er samfelld tap á hörku og rýrnunarstöðugleika nákvæmlega það sem gerir það að lykilkröfu við framleiðslu að forðast þurrkunarstöður.

Kynna með hönnun og tilgreiningum
Fyrsta skrefið er að halda málinu út af viðeigandi hitabandi í rekstri. Setja skilgreind hámarksreksturshitastig og virða það, og þannig er hægt að koma í veg fyrir flestar sigma-myndanir í rekstri. Fyrir duplex-rör þýðir það að virða hitamark sem framleiðandinn hefur sett fremur en hærri mark sem notað er fyrir austenísk málmgerðir. Þar sem hátt hitastig er ekki að forðast, skal velja stöðugan eða sérstaklega hönnuðan hitastöðugan málmgerð og taka tillit til samanlagðrar útsetningar yfir hönnunartíma.
Vinnslustjórnun hefur jafn mikil þyngd. Þegar kólnað er hratt í gegnum niðurfellingarsvæðið eftir sveifun eða hitasafnun er tímabilinu sem er til staðar fyrir dreifingu takmörkuð, svo að sigma fær minna tækifæri til að vaxa. Fyrir tvöfaldan stál er mikilvægt að stjórna hitamagni, millistigshitastigi og kólnunaráhraða til að halda réttum hlutfalli ferríts og austeníts og hindra myndun á millistofnaefni. Endurteknar réttisveifur á sama stað eru falin hætta, því hver einasta bætir við einu hitacykli í hættusvæðinu.

Uppgötvun og endurheimting
Sigma birtist málvörufræðilega undir etningu og í mikroskópinum, og áhrifin eru mæld með álagsprófunum sem sýna tap á þolmæti. Þar sem það er hart geta hörðupróf og sérstaklega útbúin etnigefni bent á umdeild svæði, og róspróf staðfestir krómleysun. Þegar komponentur er fundinn með skaðlega sigmu geturðu endurstillt mikrostyrktina með lausnarglæðingu: hita yfir niðursafnsbilið, venjulega um 1040–1120 °C fyrir mörg austenítt stáltegundir, halda lengi nóg til að leysa millihornamyndandi efnið aftur í lausn, svo hratt kólna til að festa jafnvægissamsetninguna og fara fljótt í gegnum endurmyndunarvindógu.
Lausnarglæðing virkar, en hún er ekki alltaf raunhæf á uppsettum rásarmyndum, svo að koma í veg fyrir er besta leiðin. Fyrir ný efni tryggir rétt lausnarglæðuð og kólnuð afhendingarástand, sem er staðfest með efna- og verkfræðiprófum, að rásarmyndin byrji án þolminnkunarþátta.

Praktískar niðurstöður
Sigma-fasian er tíma- og hitastigshyggja, sem er mest virk í umhverfi 600–950 °C og myndast hraðast í legerum með háan krom- og molýbdéninnihald og tvíföldum legerum. Hún er að koma í veg fyrir með því að halda sig innan marka á notkunarhitastigi, stjórna hitakringlum við sveifun og formun og tilgreina efni sem hefur verið lausnarheitt. Hana er hægt að finna með ljósmyndun og álagsprófunum og, þar sem mögulegt er, afturkalla með lausnarheitingu og síðan hröðu kælingu. Wenqiang framleiðir austenískar, stöðvðar og tvífaldar legerar í réttri hitameðferð, með innri efna-, verkfræði- og rósprófun til að staðfesta að mikilbyggingin sé heil og óskað áður en reiður ná að notkun við hátt hitastig.

Oftakrar spurningar
Sp.: Við hvaða hitastigi myndast sigma-fasian í rustfritt steini?
Fr.: Sigma-fasian myndast í umhverfi 600–950 °C, og hraðast myndunin gerist venjulega í miðju þessi bils. Langvarandi útsetning eða hæg kæling í gegnum þetta bili framskyndir myndun hennar, sérstaklega í legerum með háan krom- og molýbdéninnihald og tvíföldum legerum.
Spurning: Getur sigma-fasinn orsakað brotleysu og hvernig er hægt að afturkalla það?
Svarið er já. Lausnarglæðsla við um það bil 1040–1120 °C fyrir austeníttiska gæði leysir sigma-fasann aftur í grunnmálið og hröð kæling krefst að hann myndi ekki myndast aftur. Þegar rör eru þegar sett upp er þetta oft óraunhæft, svo forvarnir með hitastýringu eru forgangsmál.

Fyrir lausnarglæðslu austeníttiska og tvíföldu rósteignarrörs sem hefur verið staðfest með innri prófunum, hafðu samband við Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. í símanúmerinu +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/