Come fornitore di UNS S31703, mi viene spesso chiesto del comportamento di invecchiamento di questa particolare lega in acciaio inossidabile. Comprendere il comportamento dell'invecchiamento è cruciale per la sua corretta applicazione, in quanto può influire significativamente sulle proprietà meccaniche e di corrosione del materiale.
UNS S31703 è un molibdeno, con acciaio inossidabile austenitico che appartiene alla serie 300. È noto per la sua eccellente resistenza alla corrosione, specialmente in ambienti contenenti ioni cloruro e buone proprietà meccaniche in entrambe le temperature della stanza e elevate. Il comportamento di invecchiamento di UNS S31703 si riferisce principalmente ai cambiamenti nella sua microstruttura e proprietà quando è esposto a condizioni specifiche di temperatura e tempo.
Cambiamenti microstrutturali durante l'invecchiamento
Quando UNS S31703 è invecchiato, possono verificarsi diversi cambiamenti microstrutturali. Uno dei cambiamenti più significativi è la precipitazione delle fasi secondarie. Nel caso di questa lega, le precipitazioni di fase Sigma ((\ sigma)) sono un fenomeno comune durante l'invecchiamento a temperature intermedie, in genere nell'intervallo di 600 - 900 ° C. La fase Sigma è un composto intermetallico che contiene un'alta concentrazione di cromo e molibdeno. La sua precipitazione è il risultato della diffusione a lungo termine di elementi legati all'interno della matrice austenitica.
La formazione della fase Sigma può avere effetti sia positivi che negativi sulle proprietà di UNS S31703. Da un lato, in alcuni casi, una piccola quantità di fase Sigma può migliorare la forza della lega agendo come agente di rafforzamento. Le particelle di fase Sigma dispersa possono impedire il movimento delle dislocazioni, che è il principale meccanismo di deformazione plastica nei metalli. Ciò si traduce in un aumento della resistenza alla snervamento e della massima resistenza alla trazione del materiale.
D'altra parte, le precipitazioni eccessive della fase Sigma possono essere dannose. La fase Sigma è dura e fragile e la sua presenza può portare a una riduzione significativa della duttilità e della tenacità della lega. Le fessure possono facilmente iniziare e propagare lungo i confini delle particelle di fase Sigma, aumentando la suscettibilità del materiale alla frattura fragile. Inoltre, la precipitazione della fase di Sigma esaurisce la matrice austenitica circostante di cromo e molibdeno. Poiché il cromo e il molibdeno sono gli elementi chiave responsabili della resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile, questa esaurimento può portare a una diminuzione della resistenza alla corrosione della lega, specialmente negli ambienti in cui la corrosione e la corrosione della fessura sono una preoccupazione.
Un'altra possibile precipitazione durante l'invecchiamento è la formazione di carburi. In UNS S31703, i carburi di cromo ((M_ {23} C_6)) possono precipitare ai confini del grano quando la lega è invecchiata a temperature nell'intervallo di 450 - 850 ° C. Simile alla fase Sigma, le precipitazioni in carburo possono anche causare una diminuzione della resistenza alla corrosione. La precipitazione dei carburi di cromo ai confini del grano esaurisce le regioni adiacenti del cromo, creando aree con un contenuto di cromo inferiore. Queste regioni sono più inclini alla corrosione, portando a un fenomeno noto come corrosione intergranulare.
Effetto dell'invecchiamento sulle proprietà meccaniche
Il processo di invecchiamento ha un profondo impatto sulle proprietà meccaniche di UNS S31703. Come accennato in precedenza, le precipitazioni di fasi secondarie come la fase Sigma e le carburi possono cambiare la forza, la duttilità e la tenacità della lega.
La forza della lega generalmente aumenta con l'invecchiamento, specialmente quando si formano una piccola quantità di fasi di rafforzamento. Ad esempio, nelle fasi iniziali dell'invecchiamento a temperature intermedie, la resistenza alla snervamento e la massima resistenza alla trazione possono mostrare un leggero aumento a causa dell'effetto di indurimento delle precipitazioni. Tuttavia, all'aumentare del tempo di invecchiamento o la temperatura viene ulteriormente aumentata, la duttilità e la tenacità della lega iniziano a deteriorarsi rapidamente.
La riduzione della duttilità può essere misurata da parametri come l'allungamento e la riduzione dell'area. Una diminuzione di questi valori indica che il materiale diventa meno in grado di deformare in modo plastico prima della frattura. Anche la tenacità della lega, che è legata alla sua capacità di assorbire l'energia durante la deformazione, diminuisce. Questo viene spesso valutato utilizzando test di impatto, come il test Charpy V - Notch. Un valore energetico a impatto inferiore dopo l'invecchiamento suggerisce che la lega è più fragile e più probabilità di fallire improvvisamente sotto il carico di impatto.
Effetto dell'invecchiamento sulla resistenza alla corrosione
La resistenza alla corrosione è una delle proprietà più importanti di UNS S31703 e l'invecchiamento può avere un impatto significativo su di essa. La precipitazione delle fasi secondarie, in particolare la fase di Sigma e le carburi, possono portare a una riduzione della resistenza della lega a varie forme di corrosione.
In termini di corrosione della corrosione, l'esaurimento del cromo e del molibdeno nella matrice austenitica a causa della precipitazione della fase di Sigma e delle carburi rende il materiale più suscettibile all'inizio delle fosse. Gli ioni cloruro nell'ambiente possono attaccare le regioni con un basso contenuto di cromo e molibdeno, portando alla formazione di piccoli fori o fosse sulla superficie della lega. Una volta formati i pozzi, possono propagare ulteriormente, causando danni più gravi al materiale.
La corrosione della fessura è anche influenzata dall'invecchiamento. Nelle fessure, come quelle formate tra due superfici metalliche a contatto o sotto le guarnizioni, le condizioni sono più favorevoli allo sviluppo della corrosione. L'esaurimento degli elementi legati a causa della precipitazione della fase secondaria può accelerare il processo di corrosione della fessura. La lega diventa meno in grado di passivare in queste aree e il tasso di corrosione può aumentare in modo significativo.
La corrosione intergranulare, come menzionato in precedenza, è strettamente correlata alla precipitazione dei carburi di cromo ai confini del grano. Quando la lega è esposta all'intervallo di temperatura in cui si verifica le precipitazioni in carburo, l'esaurimento del cromo ai confini del grano rende queste regioni più anodiche rispetto alla maggior parte del materiale. Questo crea una cellula galvanica e i confini del grano sono corrosi preferibilmente, portando alla separazione dei grani e alla perdita di integrità strutturale.
Confronto con altre leghe in acciaio inossidabile
Per comprendere meglio il comportamento di invecchiamento di UNS S31703, è utile confrontarlo con altre leghe in acciaio inossidabile. Per esempio,Acciaio inossidabile 347 / UNS S34700 / 1.4550è un altro acciaio inossidabile austenitico. Mentre entrambi UNS S31703 e UNS S34700 hanno una buona resistenza alla corrosione, i loro comportamenti di invecchiamento sono diversi. UNS S34700 contiene niobium, che può formare carburi di niobio invece di carburi di cromo durante l'invecchiamento. Ciò riduce il rischio di corrosione intergranulare rispetto a UNS S31703.
Acciaio inossidabile 316LN / UNS S31653 / 1.4406, 1.4429è anche un popolare acciaio inossidabile austenitico. Ha un contenuto di molibdeno inferiore rispetto a UNS S31703. Il contenuto di molibdeno inferiore significa che la precipitazione della fase Sigma in 316LN può essere meno grave durante l'invecchiamento. Tuttavia, la sua resistenza alla corrosione complessiva, specialmente nei cloruro - contenente ambienti, è generalmente inferiore a quella di UNS S31703.
Acciaio inossidabile 17 - 4PH / US S17400 / 1.4542è una precipitazione - acciaio inossidabile indurimento. Il suo comportamento di invecchiamento si concentra principalmente sulle precipitazioni delle fasi ricche di rame per il rafforzamento. Al contrario, l'invecchiamento di UNS S31703 è più correlato alla precipitazione di composti intermetallici e carburi, che hanno effetti diversi sulle proprietà della lega.
Controllare il comportamento dell'invecchiamento
Per garantire le prestazioni ottimali di UNS S31703, è necessario controllare il comportamento di invecchiamento. Un modo è selezionare attentamente i parametri di trattamento. Ad esempio, il raffreddamento rapido dopo la ricottura della soluzione può prevenire o ridurre al minimo le precipitazioni delle fasi secondarie durante l'uso successivo. La ricottura della soluzione è un processo di trattamento del calore in cui la lega viene riscaldata a una temperatura elevata (di solito superiore a 1050 ° C) per dissolvere tutte le fasi secondarie e quindi spento rapidamente per trattenere una struttura austenitica a fase singola.
Un altro approccio è regolare la composizione della lega. Controllando attentamente il contenuto di elementi legati come cromo, molibdeno e carbonio, la tendenza alla precipitazione della fase secondaria può essere ridotta. Ad esempio, la riduzione del contenuto di carbonio può ridurre al minimo la formazione di carburi di cromo, ottimizzando al contempo il contenuto di molibdeno può bilanciare l'effetto di rafforzamento e il rischio di precipitazione della fase sigma.
Conclusione
In conclusione, il comportamento di invecchiamento di UNS S31703 è un fenomeno complesso che coinvolge cambiamenti microstrutturali, come la precipitazione di fasi secondarie come la fase Sigma e le carburi. Questi cambiamenti possono avere effetti significativi sulle proprietà meccaniche e di corrosione resistenti alla lega. Mentre un certo grado di invecchiamento può portare a un miglioramento della forza, l'invecchiamento eccessivo può causare un deterioramento della duttilità, della tenacità e della resistenza alla corrosione.
Come fornitore di UNS S31703, comprendiamo l'importanza di queste proprietà per i nostri clienti. Ci impegniamo a fornire prodotti UNS S31703 di alta qualità con comportamento di invecchiamento controllato. Se sei interessato ai nostri prodotti UNS S31703 o hai domande sulla sua domanda e proprietà, non esitare a contattarci per appalti e ulteriori discussioni.
Riferimenti
- Manuale ASM, Volume 3: diagrammi di fase in lega.
- "Resistenza alla corrosione degli acciai inossidabili" di R. Winston Revie.
- "Principi di metallurgia fisica" di Robert W. Cahn e Peter Haasen.
