Поиск
English
한국어
عربىДуплексная нержавеющая сталь (DSS) известна в машиностроении за мощное сочетание высокой прочности и исключительной коррозионной стойкости благодаря своей уникальной примерно ферритно-аустенитная микроструктура. При разработке этих высокоэффективных сплавов решающую и многогранную роль играет один основной легирующий элемент: азот (N). Понимание роли азота необходимо для понимания превосходства материалов DSS.
1. Стабилизация фазового баланса феррит-аустенит.
Превосходные свойства Дуплексная нержавеющая сталь зависит от поддержания точного фазовый баланс феррита и аустенит . Этот баланс должен строго контролироваться на протяжении всего производственного процесса, особенно при отжиге на раствор и последующей сварке.
Стабилизатор аустенита: Азот является мощным стабилизатором и стабилизатором аустенита. Во время затвердевания и термической обработки азот значительно расширяет фазовое поле аустенита, обеспечивая образование достаточного количества аустенита при охлаждении.
Контроль соотношения фаз. Точно контролируя содержание азота, разработчик сплава может компенсировать влияние ферритообразующих элементов, таких как хром и молибден. Эта стабилизация помогает поддерживать конечный результат. соотношение в пределах оптимального. Если содержание аустенита недостаточно, снижается ударная вязкость материала и снижается его устойчивость к коррозионному растрескиванию под напряжением (SCC).
2. Повышенная прочность за счет упрочнения твердым раствором.
Основным коммерческим преимуществом DSS является его предел текучести, который обычно почти вдвое выше, чем у обычных аустенитных нержавеющих сталей, таких как 316L. Упрочнение твердым раствором является основным механизмом достижения такой высокой прочности, и азот вносит основной вклад.
Искажение решетки: атомы азота занимают межузельные позиции внутри кристаллических решеток как аустенитной, так и ферритной фаз. Из-за своего относительно небольшого размера эти межузельные атомы вызывают значительные искажения решетки. Это искажение эффективно препятствует движению дислокаций, ответственных за пластическую деформацию. В результате повышенное сопротивление скольжению значительно повышает выход материала и предельную прочность на разрыв.
Экономическая эффективность: Азот обеспечивает экономически эффективный метод повышения прочности. Использование азота для улучшения механических свойств зачастую более экономично, чем полагаться исключительно на увеличение доли дорогих элементов, таких как никель или молибден.
3. Значительное улучшение устойчивости к локальной коррозии.
В конструкции сплавов дуплексных нержавеющих сталей вклад азота в коррозионную стойкость может быть даже более важным, чем его влияние на прочность, особенно в отношении точечной и щелевой коррозии.
Вклад PREN в ценность: Азот является жизненно важным компонентом в расчете эквивалентного числа сопротивления точечной коррозии (PREN), которое прогнозирует устойчивость нержавеющей стали к локальной коррозии в хлоридсодержащих средах.
Высокий повышающий коэффициент для азота, равный 16, подчеркивает его исключительную эффективность в повышении значения PREN. Способность супердуплексных нержавеющих сталей (SDSS) достигать во многом зависит от стратегически увеличенного содержания азота.
Пассивный ремонт пленки: во время коррозионного воздействия азот растворяется в основном металле и перемещается к металлической поверхности. Он накапливается в дефектах пассивной пленки (слое оксида, богатого хромом), способствуя быстрому восстановлению и стабилизации пленки. Этот механизм эффективно препятствует возникновению и распространению очагов коррозии.
Ингибирование интерметаллических фаз. Эффект азота, упрочняющий твердый раствор, также помогает подавить тенденцию к осаждению вредных интерметаллических фаз, таких как карбиды с высоким содержанием хрома или хрупкая сигма-фаза. Образование этих фаз истощает окружающую матрицу хрома, создавая зоны, чувствительные к коррозии. Уменьшая их образование, азот косвенно повышает общую и равномерную коррозионную стойкость материала.
4. Уточнение микроструктуры и свойств зоны сварки.
Сварка является важнейшим этапом применения DSS и часто представляет собой область, наиболее подверженную ухудшению производительности. Азот действует как «стабилизатор» во время термического цикла сварки.
Предотвращение чрезмерного образования феррита: тепловой цикл сварки вызывает частичное растворение аустенита в зоне термического влияния (ЗТВ). Последующее быстрое охлаждение может привести к недостаточному реформированию аустенита, что приведет к образованию чрезмерно богатой ферритом структуры. Чрезмерное содержание феррита резко снижает прочность и коррозионную стойкость материала. Наличие азота в шве и основном металле существенно замедляет процесс. преобразование и способствует твердотельному трансформация при охлаждении, помогая восстановить сбалансированную дуплексную микроструктуру в ЗТВ.
Проектирование присадочного металла: при проектировании сварочных материалов DSS содержание азота и никеля намеренно увеличивается по сравнению с основным металлом. Этот дополнительный азот компенсирует потенциальные потери азота во время сварки и обеспечивает необходимую прочность металла сварного шва. фазовый баланс, который имеет решающее значение для согласования питтинговой стойкости основного металла.
5. Супердуплекс и стратегия с высоким содержанием азота
Для марок супердуплексной нержавеющей стали (SDSS) (например, 2507, 2707), предназначенных для работы в экстремально агрессивных средах, стратегическое увеличение содержания азота является ключом к раскрытию их сверхвысоких характеристик.
Синергетический эффект: в SDSS азот создает мощный синергетический эффект с высоким уровнем хрома и молибдена. Высокий уровень PREN не только повышает устойчивость к локальной коррозии, но вклад азота в высокую прочность позволяет использовать эти материалы в сложных условиях, таких как морские платформы, глубоководные трубопроводы и химические реакторы высокого давления, часто заменяя более дорогие сплавы на основе никеля.
