พฤติกรรมอายุของ UNS S31703 คืออะไร?

ในฐานะซัพพลายเออร์ของ UNS S31703 ฉันมักจะถูกถามเกี่ยวกับพฤติกรรมการชราของสแตนเลสนี้โดยเฉพาะ - โลหะผสมเหล็ก การทำความเข้าใจพฤติกรรมการชราภาพเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานที่เหมาะสมเนื่องจากอาจส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติเชิงกลและการกัดกร่อนของวัสดุ

UNS S31703 เป็นโมลิบดีนัม - แบกสแตนเลสออสเทนนิติกซึ่งเป็นของซีรีส์ 300 เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีไอออนคลอไรด์และคุณสมบัติเชิงกลที่ดีทั้งในห้องและอุณหภูมิสูง พฤติกรรมการชราภาพของ UNS S31703 ส่วนใหญ่หมายถึงการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติเมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิและเงื่อนไขเวลาที่เฉพาะเจาะจง

การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคในช่วงอายุ

เมื่อ UNS S31703 มีอายุมากขึ้นการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคหลายอย่างสามารถเกิดขึ้นได้ หนึ่งในการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญที่สุดคือการตกตะกอนของเฟสทุติยภูมิ ในกรณีของโลหะผสมนี้เฟสซิกมา ((\ sigma)) การตกตะกอนเป็นปรากฏการณ์ทั่วไปในช่วงอายุที่อุณหภูมิกลางซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 600 - 900 ° C เฟสซิกมาเป็นสารประกอบ intermetallic ที่มีความเข้มข้นสูงของโครเมียมและโมลิบดีนัม การตกตะกอนของมันเป็นผลมาจากการแพร่กระจายในระยะยาวขององค์ประกอบการผสมภายในเมทริกซ์ออสเทนนิติก

การก่อตัวของเฟสซิกม่าสามารถมีทั้งผลบวกและลบต่อคุณสมบัติของ UNS S31703 ในอีกด้านหนึ่งในบางกรณีเฟสซิกมาเล็กน้อยสามารถปรับปรุงความแข็งแรงของโลหะผสมได้โดยทำหน้าที่เป็นตัวแทนเสริมสร้างความเข้มแข็ง อนุภาคเฟสซิกม่าที่กระจัดกระจายสามารถขัดขวางการเคลื่อนไหวของการเคลื่อนที่ซึ่งเป็นกลไกหลักของการเปลี่ยนรูปพลาสติกในโลหะ สิ่งนี้ส่งผลให้ความแข็งแรงของผลผลิตเพิ่มขึ้นและความต้านทานแรงดึงสูงสุดของวัสดุ

ในทางกลับกันการตกตะกอนเฟสซิกม่าที่มากเกินไปอาจเป็นอันตรายได้ เฟสซิกมานั้นยากและเปราะและการปรากฏตัวของมันสามารถนำไปสู่การลดลงอย่างมีนัยสำคัญในความเหนียวและความทนทานของโลหะผสม รอยแตกสามารถเริ่มต้นและแพร่กระจายไปตามขอบเขตของอนุภาคเฟสซิกม่าได้อย่างง่ายดายเพิ่มความไวของวัสดุที่จะแตกหักเปราะ ยิ่งไปกว่านั้นการตกตะกอนของเฟสซิกมาทำให้เมทริกซ์ออสเทนนิติกโดยรอบของโครเมียมและโมลิบดีนัม เนื่องจากโครเมียมและโมลิบดีนัมเป็นองค์ประกอบสำคัญที่รับผิดชอบความต้านทานการกัดกร่อนของสแตนเลสสตีลการพร่องนี้สามารถนำไปสู่การลดลงของความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่การกัดกร่อนหลุมและรอยแยกเป็นสิ่งที่น่ากังวล

การเร่งรัดที่เป็นไปได้อีกอย่างหนึ่งในระหว่างการชราคือการก่อตัวของคาร์ไบด์ ใน UNS S31703, Chromium Carbides ((M_ {23} C_6)) สามารถตกตะกอนที่ขอบเขตของเม็ดเมื่ออัลลอยมีอายุที่อุณหภูมิในช่วง 450 - 850 ° C เช่นเดียวกับเฟสซิกม่าการตกตะกอนของคาร์ไบด์ยังสามารถลดความต้านทานการกัดกร่อนได้ลดลง การตกตะกอนของโครเมียมคาร์ไบด์ที่ขอบเขตของเม็ดลดลงบริเวณที่อยู่ติดกันของโครเมียมสร้างพื้นที่ที่มีปริมาณโครเมียมต่ำกว่า ภูมิภาคเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนมากขึ้นนำไปสู่ปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการกัดกร่อนระหว่างเกรน

ผลของอายุต่อคุณสมบัติเชิงกล

กระบวนการชราภาพมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อคุณสมบัติเชิงกลของ UNS S31703 ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้การตกตะกอนของเฟสทุติยภูมิเช่นเฟสซิกม่าและคาร์ไบด์สามารถเปลี่ยนความแข็งแรงความเหนียวและความทนทานของโลหะผสม

ความแข็งแรงของโลหะผสมโดยทั่วไปจะเพิ่มขึ้นเมื่ออายุมากขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการสร้างความเข้มแข็งเล็กน้อย ตัวอย่างเช่นในระยะเริ่มต้นของการชราที่อุณหภูมิกลางความแข็งแรงของผลผลิตและความแข็งแรงแรงดึงสูงสุดอาจเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากผลกระทบของการตกตะกอนการตกตะกอน อย่างไรก็ตามเมื่อเวลาแก่ชราเพิ่มขึ้นหรืออุณหภูมิเพิ่มขึ้นต่อไปความเหนียวและความเหนียวของโลหะผสมจะเริ่มแย่ลงอย่างรวดเร็ว

การลดลงของความเหนียวสามารถวัดได้โดยพารามิเตอร์เช่นการยืดตัวและการลดลงของพื้นที่ การลดลงของค่าเหล่านี้บ่งชี้ว่าวัสดุจะไม่สามารถเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกก่อนการแตกหักได้ ความเหนียวของโลหะผสมซึ่งเกี่ยวข้องกับความสามารถในการดูดซับพลังงานในระหว่างการเสียรูปก็ลดลงเช่นกัน สิ่งนี้มักถูกประเมินโดยใช้การทดสอบผลกระทบเช่นการทดสอบ Charpy V - Notch ค่าพลังงานกระแทกที่ต่ำกว่าหลังจากอายุแสดงให้เห็นว่าโลหะผสมนั้นเปราะมากและมีแนวโน้มที่จะล้มเหลวในทันทีภายใต้การโหลดแรงกระแทก

ผลของอายุต่อความต้านทานการกัดกร่อน

ความต้านทานการกัดกร่อนเป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของ UNS S31703 และการชราภาพอาจมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อมัน การตกตะกอนของเฟสทุติยภูมิโดยเฉพาะเฟสซิกมาและคาร์ไบด์สามารถนำไปสู่การลดลงของการต่อต้านของโลหะผสมต่อการกัดกร่อนในรูปแบบต่างๆ

ในแง่ของการกัดกร่อนหลุมการพร่องของโครเมียมและโมลิบดีนัมในเมทริกซ์ออสเทนนิติกเนื่องจากการตกตะกอนของเฟสซิกมาและคาร์ไบด์ทำให้วัสดุมีความไวต่อการเริ่มต้นของหลุมมากขึ้น คลอไรด์ไอออนในสภาพแวดล้อมสามารถโจมตีภูมิภาคที่มีปริมาณโครเมียมต่ำและโมลิบดีนัมซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของหลุมเล็ก ๆ หรือหลุมบนพื้นผิวของโลหะผสม เมื่อเกิดหลุมแล้วพวกเขาสามารถเผยแพร่ต่อไปทำให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรงต่อวัสดุ

การกัดกร่อนของรอยแยกก็ได้รับผลกระทบจากความชรา ในรอยแยกเช่นที่เกิดขึ้นระหว่างพื้นผิวโลหะสองพื้นในการสัมผัสหรือภายใต้ปะเก็นเงื่อนไขนั้นเป็นที่นิยมมากขึ้นสำหรับการพัฒนาของการกัดกร่อน การลดลงขององค์ประกอบการผสมเนื่องจากการตกตะกอนระยะรองสามารถเร่งกระบวนการกัดกร่อนของรอยแยก โลหะผสมจะไม่สามารถผ่านในพื้นที่เหล่านี้ได้น้อยลงและอัตราการกัดกร่อนสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างมีนัยสำคัญ

การกัดกร่อนระหว่างเกรนตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการตกตะกอนของโครเมียมคาร์ไบด์ที่ขอบเขตของเมล็ด เมื่ออัลลอยสัมผัสกับช่วงอุณหภูมิที่การตกตะกอนของคาร์ไบด์เกิดขึ้นการพร่องของโครเมียมที่ขอบเขตของเมล็ดทำให้ภูมิภาคเหล่านี้เป็นขั้วบวกมากขึ้นเมื่อเทียบกับวัสดุจำนวนมาก สิ่งนี้จะสร้างเซลล์กัลวานิกและขอบเขตของเมล็ดพืชจะถูกสึกกร่อนเป็นพิเศษนำไปสู่การแยกธัญพืชและการสูญเสียความสมบูรณ์ของโครงสร้าง

เปรียบเทียบกับสแตนเลสอื่น ๆ - โลหะผสมเหล็กกล้า

เพื่อให้เข้าใจถึงพฤติกรรมการชราภาพของ UNS S31703 ได้ดีขึ้นจึงมีประโยชน์ที่จะเปรียบเทียบกับโลหะผสมสแตนเลสอื่น ๆ ตัวอย่างเช่น,สแตนเลส 347 / UNS S34700 / 1.4550เป็นสแตนเลสออสเทนนิติกอีกชนิดหนึ่ง ในขณะที่ทั้ง UNS S31703 และ UNS S34700 มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี แต่พฤติกรรมการชราภาพของพวกเขานั้นแตกต่างกัน UNS S34700 มี Niobium ซึ่งสามารถสร้าง Niobium Carbides แทนโครเมียมคาร์ไบด์ในช่วงอายุ สิ่งนี้จะช่วยลดความเสี่ยงของการกัดกร่อนระหว่างกันเมื่อเทียบกับ UNS S31703

สแตนเลส 316LN / UNS S31653 / 1.4406, 1.4429ยังเป็นสแตนเลสออสเทนนิติกที่ได้รับความนิยม มันมีปริมาณโมลิบดีนัมต่ำกว่าเมื่อเทียบกับ UNS S31703 ปริมาณโมลิบดีนัมที่ต่ำกว่าหมายความว่าการตกตะกอนเฟสซิกม่าใน 316LN อาจรุนแรงน้อยกว่าในช่วงอายุ อย่างไรก็ตามความต้านทานการกัดกร่อนโดยรวมของมันโดยเฉพาะอย่างยิ่งในคลอไรด์ - ที่มีสภาพแวดล้อมโดยทั่วไปต่ำกว่า UNS S31703

สแตนเลส 17 - 4ph / US S17400 / 1,4542เป็นฝนตกตะกอน - สแตนเลสที่ชุบแข็ง พฤติกรรมการชราภาพของมันส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่การตกตะกอนของทองแดง - เฟสที่อุดมไปด้วยเพื่อเสริมสร้างความเข้มแข็ง ในทางตรงกันข้ามอายุของ UNS S31703 มีความสัมพันธ์กับการตกตะกอนของสารประกอบ intermetallic และคาร์ไบด์ซึ่งมีผลกระทบที่แตกต่างกันต่อคุณสมบัติของโลหะผสม

การควบคุมพฤติกรรมอายุ

เพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพที่ดีที่สุดของ UNS S31703 จำเป็นต้องควบคุมพฤติกรรมการชรา วิธีหนึ่งคือการเลือกพารามิเตอร์ความร้อน - การรักษาอย่างระมัดระวัง ตัวอย่างเช่นการระบายความร้อนอย่างรวดเร็วหลังจากการหลอมโซลูชันสามารถป้องกันหรือลดการตกตะกอนของเฟสทุติยภูมิในระหว่างการใช้งานครั้งต่อไป การหลอมโซลูชันเป็นกระบวนการรักษาความร้อนที่โลหะผสมถูกทำให้ร้อนถึงอุณหภูมิสูง (โดยปกติจะสูงกว่า 1,050 ° C) เพื่อละลายเฟสทุติยภูมิทั้งหมดแล้วดับอย่างรวดเร็วเพื่อรักษาโครงสร้างออสเทนนิติกเฟสเดี่ยว

อีกวิธีหนึ่งคือการปรับองค์ประกอบของโลหะผสม โดยการควบคุมเนื้อหาขององค์ประกอบการผสมอย่างระมัดระวังเช่นโครเมียมโมลิบดีนัมและคาร์บอนแนวโน้มสำหรับการตกตะกอนระยะรองสามารถลดลงได้ ตัวอย่างเช่นการลดปริมาณคาร์บอนสามารถลดการก่อตัวของโครเมียมคาร์ไบด์ในขณะที่การเพิ่มประสิทธิภาพของโมลิบดีนัมสามารถสร้างความสมดุลให้กับผลกระทบที่เพิ่มความแข็งแกร่งและความเสี่ยงของการตกตะกอนเฟสซิกม่า

บทสรุป

โดยสรุปพฤติกรรมการชราของ UNS S31703 เป็นปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคเช่นการตกตะกอนของเฟสทุติยภูมิเช่นเฟสซิกม่าและคาร์ไบด์ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้อาจมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติเชิงกลและการกัดกร่อน - คุณสมบัติต้านทานของโลหะผสม ในขณะที่อายุบางระดับอาจนำไปสู่การปรับปรุงความแข็งแรง แต่ความชราที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดการเสื่อมสภาพของความเหนียวความเหนียวและการต้านทานการกัดกร่อน

ในฐานะซัพพลายเออร์ของ UNS S31703 เราเข้าใจถึงความสำคัญของคุณสมบัติเหล่านี้สำหรับลูกค้าของเรา เรามุ่งมั่นที่จะจัดหาผลิตภัณฑ์ UNS S31703 ที่มีคุณภาพสูงด้วยพฤติกรรมการควบคุมอายุ หากคุณมีความสนใจในผลิตภัณฑ์ UNS S31703 ของเราหรือมีคำถามใด ๆ เกี่ยวกับแอปพลิเคชันและคุณสมบัติโปรดติดต่อเราเพื่อรับการจัดซื้อและการอภิปรายเพิ่มเติม

การอ้างอิง

• คู่มือ ASM เล่มที่ 3: ไดอะแกรมเฟสอัลลอยด์
• "การต่อต้านการกัดกร่อนของสแตนเลสสตีล" โดย R. Winston Revie
• "หลักการทางกายภาพทางกายภาพ" โดย Robert W. Cahn และ Peter Haasen