12.02.2018

Вторичный аустенит дуплексных нержавеющих сталях


В условиях охлаждения с большой скоростью, которая имеет место в металлах швов и ЗТВ дуплексных нержавеющих сталей, доля феррита в фазовом балансе феррит—аустенит имеет тенденцию быть выше равновесной для данного химического состава (благодаря высокой эффективной температуре закалки). В результате повторный нагрев сварных элементов позволяет протекать дополнительной диффузии (снижение эффективной температуры закалки), что может привести к дальнейшему росту существующего или зарождению нового аустенита, который и называется вторичным аустенитом у2. Вторичный аустенит формируется преимущественно в металле шва и ЗТВ при многопроходной сварке и может существенно изменить феррито-аустенитный фазовый баланс микроструктуры металла. На рис. 7.8 представлен вторичный аустенит моделированной ЗТВ стали 2205.
Выделение вторичного аустенита может заметно повысить ударную вязкость наплавленного металла, который в противном случае имел бы высокое содержание феррита. При многопроходной сварке тепловложение и термические циклы могут управляться с целью способствования широкому образованию вторичного аустенита за счет повторного нагрева ранее наплавленного металла. Имеются основания предположить, что присутствие вторичного аустенита снижает стойкость против питтинговой коррозии, поскольку зарождение питтингов, по-видимому, происходит на поверхности вторичного аустенита. В работе отмечено, что во вторичном аустените содержится приблизительно половина количества азота (от 0,19 до 0,26 %) по сравнению с первичным аустенитом, в котором содержится азота от 0,43 до 0,54 %. Так как азот является очень важным легирующим элементом относительно питтинговой коррозии, пониженное содержание азота во вторичном аустените, вероятно, может объяснить пониженную стойкость к питгинговой коррозии. В работе также отмечается, что практические проблемы питгинговой коррозии, связанные с образованием вторичного аустенита, не были обнаружены, поскольку зоны повторного нагрева, где имеется тенденция образования вторичного аустенита, достаточно редки (если вообще существуют), примыкают к поверхности и наблюдаемая объемная доля вторичного аустенита мала (5 % или менее).
Механизм образования вторичного аустенита детально был изучен авторами работ, показано, что существуют две различные формы вторичного аустенита. Одна форма образуется из существующего аустенита (рис. 7.9), другая — зарождается внутри ферритной фазы и связана с нитридами хрома, выделение которых произошло ранее, Механизм объединенного выпадения для у2 на поверхности контакта а — у, предложен авторами работы (рис. 7.10). Согласно этому механизму на межфазовой границе сначала образуются зародыши Cr2N, которые приводят к некоторому локальному обеднению стали хромом и молибденом. Это локальное обеднение затем приводит к образованию зародышей у2 на межфазной поверхности и последующему их росту. Исходные зародыши Cr2N затем растворяются, так как они изолированы от феррита. Это приводит к соответствующей форме вторичного аустенита у2, которая изображена на рис. 7.9. Внутризеренные зародыши Cr2N также являются благоприятным местом зарождения у2, при этом в процессе повторного нагрева возникают значительные внутризеренные выделения в дуплексных нержавеющих сталях. Многочисленные циклы повторного нагрева, как, например при многопроходной сварке, могут привести к очень высокой доле аустенита в металле шва (рис. 7.11).





Яндекс.Метрика