Dupleks zanglamaydigan po'latda Sigma fazasining mo'rtlashuvi: vaqt-harorat-yomg'ir egri chiziqlari

Sigma fazasi dupleks zanglamaydigan po'latdan eng tez taxminan 700 daraja va 900 daraja oralig'ida hosil bo'ladi, vaqt{2}}harorat-yog'ingarchilik (TTP) egri chizig'i odatda 800–850 daraja - atrofida joylashadi, ya'ni eng yuqori yoki past haroratlarda emas, balki tor diapazonda to'siqlar eng ko'p sodir bo'ladi. Sigma fraktsiyasi hajmining 1-3% gacha bo'lgan kichik qismi zarba chidamliligi va korroziyaga chidamliligining jiddiy, nomutanosib pasayishiga olib kelishi mumkin, shuning uchun payvandlash va issiqlik bilan ishlov berish paytida ushbu diapazonda sarflangan vaqtni nazorat qilish kichik jarayon detali emas, balki qat'iy ishlab chiqarish talabidir.

Dupleks zanglamaydigan po'lat ostenit va ferritning taxminan teng qismlaridan iborat muvozanatli mikro tuzilishi tufayli o'zining - yuqori mustahkamligi, mukammal xloridga chidamliligi - obro'siga ega. Bu muvozanat yuqori haroratda mo'rt bo'ladi. Noto'g'ri harorat oynasida juda uzoq vaqt ushlab turilgan ferrit faza qisman sigma fazasi deb ataladigan intermetalik birikmaga aylanadi va qotishmaning eng qimmatli xususiyatlari qulab tushadi. Ushbu maqola sigma fazasi nima ekanligini, uning vaqt{5}}harorati-yomg'ir egri chizig'i qanday ko'rinishi va ishlab chiqaruvchilar undan saqlanish uchun nima qilishlari kerakligini tushuntiradi.

Sigma fazasi nima va u nega dupleks zanglamaydigan po'latni mo'rtlashtiradi?

Sigma fazasi xrom va molibdenga boy boʻlgan qattiq, moʻrt intermetalik birikma boʻlib, u dupleks zanglamaydigan poʻlatdagi ferrit yuqori haroratda - parchalanganda hosil boʻladi va xrom va molibdenni atrofdagi matritsadan ajratib olgani uchun bir vaqtning oʻzida pishiqlik va korroziyaga qarshilikni buzadi.

Sigma fazasi evtekoid{0}}turdagi reaksiya orqali hosil boʻladi, unda ferrit sigma fazasi va ikkilamchi ostenitga parchalanadi. U asosan ferrit-austenit fazasi chegaralarida va ferrit-ferrit dona chegaralarida - yadrolanadi, koʻpincha avval ferrit-ferrit chegaralarida hosil boʻladigan va sigma fazasi oʻsishi bilan isteʼmol qilinadigan tegishli intermetalik, chi fazadan oldin keladi.

Sigma fazasi oʻz mohiyatiga koʻra qattiq va moʻrt boʻlgani va uning hosil boʻlishi xrom va molibdenni atrofdagi matritsadan chiqarib yuborgani uchun bir vaqtning oʻzida ikkita muammo tugʻdiradi: don chegaralarida joylashgan jismoniy moʻrt ikkilamchi faza va uning yonidagi xrom/molibden{0}}yoʻklangan, mahalliy korroziyaga moyil boʻlgan hududlar. Bu ikki tomonlama zarar mexanizmi, shuning uchun sigma fazasining mo'rtlashuvi kosmetik metallurgiya qiziqishi emas, balki ishlab chiqarishning muhim xavfi sifatida qaraladi.

Sigma fazasi uchun vaqt-harorat-yomg'ir (TTP) egri chizig'i nimani ko'rsatadi?

TTP egri chizig'i qotishmaning ma'lum miqdordagi sigma fazasi paydo bo'lishi uchun qancha vaqt ketishiga nisbatan ushlab turilgan haroratni ko'rsatadi va "burnu" dupleks zanglamaydigan po'lat uchun mumkin bo'lgan eng tez yog'ingarchilikni - ko'rsatadigan xarakterli C{0}}shaklidagi egri chiziqni hosil qiladi, bu burun odatda 800–850 daraja atrofida bo'ladi.

Tadqiqotchilar bu egri chiziqlarni{0}}tavlanadigan eritma namunalarini bir qator qat'iy belgilangan haroratlarda ushlab, so'ngra turli vaqtlardan so'ng, daqiqadan ming soatgacha bo'lgan sigma fazasi hosil bo'lganini o'lchash orqali tuzadilar. Vaqt (log shkalasi) bo'yicha harorat o'qiga nisbatan chizilgan, natijada paydo bo'lgan egri chiziq yon tomonga "C" ga o'xshaydi: yog'ingarchilik xavf diapazonining yuqori va past uchlarida sekin, o'rtada esa eng tez.

UNS S31803 (2205) ishlangan dupleks zanglamaydigan po'lat ustida olib borilgan tadqiqotlar egri chiziqni to'liq tavsiflash uchun 1000 soatgacha va undan ortiq ushlab turish vaqtlarini o'z ichiga olgan nashr etilgan TTP ishi bilan 850 daraja atrofida sigma hosil bo'lishining eng yuqori kinetikasini aniqladi. Quyma dupleks navlari, super dupleks navlari va nozik dupleks kompozitsiyalar bo'yicha mustaqil ish, aniq shakli va vaqti qotishma tarkibi bilan bir oz o'zgargan bo'lsa ham, egri burunni doimiy ravishda bir xil umumiy 800-850 daraja diapazonga joylashtiradi.

Sigma fazasining shakllanishi uchun qaysi harorat oralig'i eng xavfli?

Amaliy xavfli zona dupleks va super dupleks darajalari bo'ylab taxminan 700 darajadan 950 darajagacha o'z ichiga oladi, yagona eng xavfli harorat - eng tez yog'ingarchilik - doimiy ravishda 800-850 daraja atrofida xabar qilinadi.

Ushbu diapazondan tashqarida rasm o'zgaradi: taxminan 700 darajadan pastda diffuziya etarlicha sekin bo'lib, sigma hosil bo'lishi juda sust bo'ladi, lekin uzoq vaqt davomida ta'sir qilish hali ham bunga yo'l qo'yishi mumkin va ferritning o'murtqa parchalanishidan - 475 darajali mo'rtlashuvning alohida, pastroq{1}}mexanizmi - o'rniga ko'proq tegishli bo'ladi. Taxminan 950–1000 darajadan yuqori bo'lsa, sigma fazasi termodinamik jihatdan kamroq barqaror bo'ladi va matritsaga qayta eriydi, bu esa tuzatuvchi issiqlik bilan ishlov berish sifatida eritmani qayta ishlash uchun asosdir.

Muammoni keltirib chiqarish uchun qanday kichik Sigma bosqichi kerak?

Ko'pincha - hajmi bo'yicha 1% dan 3% gacha bo'lgan juda kichik miqdor - zarba chidamliligini sezilarli darajada, nomutanosib ravishda pasayishiga olib keladi, bu sigma fazasini boshqa ko'plab metallurgiya nuqsonlari bilan solishtirganda juda qattiq qiladi.

Bu dupleks zanglamaydigan po'latdan yangi muhandislarni hayratda qoldiradigan tafsilot: sigma fazasi xavfli bo'lishidan oldin katta qismga to'planishi shart emas. 2205 dupleks zanglamaydigan po'lat bo'yicha bir nechta mustaqil tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, sigma tarkibining hajmi bo'yicha past bitta raqamdagi sigma miqdori sezilarli qattiqlikning pasayishiga olib kelishi uchun etarli va ta'sir energiyasi egri sigma yog'ingarchilik egri chizig'ining shakli bilan yaqindan bog'liq - bir xil 800-850 daraja diapazon, shuningdek, sigma yog'ingarchilikdan keyingi eng past tezlik oralig'i. Saqlash vaqti va sigma tarkibi ortib borishi bilan qattiqlik pasayishda davom etadi, ammo eng keskin, eng oqibatli pasayish erta sodir bo'ladi, kasrlarda tasodifiy vizual tekshirish osonlikcha o'tkazib yuborilishi mumkin.

Sigma fazasi korroziyaga chidamliligiga ham ta'sir qiladimi yoki shunchaki qattiqlikka?

Ikkalasi ham. Sigma fazasidagi yog'ingarchilik chuqurlashish potentsialini sezilarli darajada pasaytiradi va donalararo va chuqur korroziyaga moyillikni oshiradi, chunki har bir sigma zarrasi atrofida xrom- va molibden-yo'q bo'lib ketishi passiv plyonkani eng kerakli joyda buzadi.

Korroziya oqibati to'g'ridan-to'g'ri sigma fazasi qanday paydo bo'lishidan kelib chiqadi: xrom va molibden o'sib borayotgan sigma zarrachasiga tarqalib ketganda, darhol atrofdagi matritsa passiv oksidi plyonkasini barqarorlashtiradigan elementlarda mahalliy ravishda yo'qoladi. Qadimgi dupleks zanglamaydigan po'latdan yasalgan elektrokimyoviy sinov sigma miqdori ko'tarilishi bilan potentsial pasayishini ko'rsatadi, passiv mintaqa torayadi va oxir-oqibat yuqori sigma fraktsiyalarida beqaror bo'ladi.

Sigma zarralarini oʻrab turgan xrom{0}}boʻlgan zonalarda chuqurchalar afzalroq yadro hosil qilishi koʻrsatilgan va sigma miqdori va taqsimoti bilan ogʻirlik shkalasi - qoʻpol, konsentrlangan sigma zarralari odatda nozik disperslangan bir xil hajm ulushiga qaraganda koʻproq zarar keltiradi. Muxtasar qilib aytganda, komponent aynan bir xil payvandlangan yoki issiqlik ta'sirlangan-mintaqada korroziya sinovidan o'ta olmasligi mumkin, bunda u zarba sinovidan o'tolmaydi.

Nima uchun payvandlash dupleks zanglamaydigan po'latdan Sigma fazasini xavf ostiga qo'yadi?

Payvand choki yonidagi issiqlik ta'sirlangan hudud-issiqlik va sovutish vaqtida ham muqarrar ravishda 700–950 daraja xavfli zonadan o'tadi va bir nechta payvand choki yoki sekin o'tish oralig'i sovutish bu diapazonda sigma fazasini cho'ktirish uchun etarli vaqtni to'plashi mumkin.

Har bir yoyni payvandlash payvand choki manba hovuzidan chiqadigan harorat gradientini hosil qiladi va shu gradient bo‘ylab biron bir joyda asosiy metall qisqa vaqt ichida sigma{0}}shakllanish oralig‘ida joylashadi. Bitta tez o'tish muhim ahamiyatga ega bo'lishi uchun u erda uzoq vaqt qolmasligi mumkin. Ko'p o'tishli payvandlash, yuqori issiqlik kiritish, o'tish oralig'idagi haroratni noto'g'ri nazorat qilish yoki qalin qismlarda sekin sovutish har bir xavf zonasida o'tkaziladigan vaqtni qotishma TTP egri chizig'i sigma paydo bo'lishidan ancha oldinroq uzaytirishi mumkin. Shuning uchun dupleks zanglamaydigan po'lat uchun payvandlash protseduralarida maksimal issiqlik kiritish, boshqariladigan o'tish oralig'i harorati va - ko'p hollarda - sovutish tezligini tasodifga qoldirish o'rniga, kritik diapazonda tez sovutish talabi ko'rsatilgan.

Sigma fazasi aslida - daqiqa yoki soatni qanchalik tez hosil qiladi?

Egri chiziqning burun qismida aniqlanishi mumkin bo'lgan sigma fazasi ikki soatdan kamroq vaqt ichida va ba'zi quyma va yuqori qotishma kompozitsiyalarda taxminan 100 daqiqa yoki undan kamroq - tezlikda shakllana boshlaydi, shuning uchun payvand chokining sekin sovishi yoki noto'g'ri boshqarilmagan{2}}payvandlangan payvandlashdan keyingi issiqlik bilan ishlov berish nazariy emas, haqiqiy xavf hisoblanadi.

CD3MN dupleks zanglamaydigan po'latdan quyma uchun chop etilgan TTP ma'lumotlari egri chiziqning burnini taxminan 800 darajaga qo'yadi, sigma shakllanishi taxminan 100 daqiqa ushlab turishdan boshlanadi. 2205 ishlov berish bo'yicha kinetik tadqiqotlar 850 gradusda eng tez o'zgarish kinetikasi haqida xabar beradi, to'liq xarakteristikalar bo'yicha tadqiqotlar to'liq egri chiziqni xaritalash uchun ushlab turish vaqtini 1000 soatdan ko'proqqa cho'zadi, shu jumladan xavf zonasining chekkalarida hosil bo'lish tezligi ancha past. Amaliy ma'no assimetrikdir: egri chiziqning eng tez qismi taxminan bir soatdan bir necha soatgacha bo'lgan vaqt oralig'ida ishlaydi, bu esa qalin{9}} payvand choki yoki noto'g'ri boshqariladigan pech aylanishi harorat oralig'idan o'tishi mumkin bo'lgan vaqtga to'g'ri keladi.

Sigma fazasini oldini olish uchun eritma tavlanishidan keyin qanday sovutish tezligi talab qilinadi?

Sigma hosil boʻlish diapazoni boʻyicha taxminan 0,25 K/s dan tezroq sovutish tezligi-eritma haroratidan doimiy sovutish jarayonida sigma fazasi hosil boʻlishini bostiradi, shuning uchun suvni soʻndirish yoki havoni majburiy-sovish - sekin emas, hali ham-qalin boʻlmagan poʻlatni havo bilan sovutish {{6}x}.

Eritmani yuqori haroratda (odatda taxminan 1000–1050 darajadan yuqori) tavlash har qanday mavjud sigma fazasini eritib yuboradi va ostenit{2}}ferrit balansini tiklaydi, biroq foyda faqat keyingi sovutish sigma hosil bo'lish oralig'idan etarlicha tez o'tib, yangi yog'ingarchilikning oldini olish uchun saqlanib qoladi. TTP ma'lumotlari bilan birga qurilgan doimiy-sovutish-transformatsiyasi bo'yicha tadqiqotlar shuni tasdiqlaydiki, - sekundiga tselsiy bo'yicha chorak daraja oralig'ida e'lon qilingan chegaralar bilan - sezilarli sigma hosil bo'lishining oldini oladi, garchi xuddi shu material xavfli izotermada sigma hosil qilsa ham. Aynan shuning uchun qalin boʻlakli dupleks komponentlar eritmani yumshatgandan soʻng agressiv söndürmeyi talab qiladi: faqat massaning oʻzi sirt tez sovib ketganda ham ushbu chegaradan past boʻlgan komponent yadrosida sovutish tezligini sekinlashtirishi mumkin.

Sigma fazasi tugagan yoki{0}}xizmat komponentlarida qanday aniqlanadi?

Tanlangan qirqish bilan metallografik tekshirish mos yozuvlar usuli bo'lib qolmoqda, ammo buzilmaydigan usullar -, jumladan sigma fazasining ferrit - dan farqli xususiyatlaridan foydalanadigan magnit va elektrokimyoviy usullar namunalarni kesmasdan komponentlarni saralash uchun tobora ko'proq foydalanilmoqda.

Metallografiya: selektiv etchantlarga ega sayqallangan bo'limlar sigma fazasi morfologiyasi va tarqalishini to'g'ridan-to'g'ri ochib beradi va aniq hajm-kasr miqdorini aniqlash uchun standart bo'lib qoladi.

Ta'sir sinovi: Charpy testi kuchli bilvosita ko'rsatkichdir, chunki zarba energiyasi egri eski dupleks zanglamaydigan po'latdan sigma tarkibini yaqindan kuzatib boradi.

Magnit va elektromagnit usullar: sigma fazasi -magnit emas, ferrit esa ferromagnit bo'lganligi sababli, uning hosil bo'lishi materialning magnit ta'sirini o'lchovli darajada o'zgartiradi va buzilmaydigan skrining yondashuvlariga imkon beradi.

Elektrokimyoviy sinov: potentsiodinamik polarizatsiya sigma bilan bog'liq bo'lgan xrom va molibden bilan bog'liq bo'lgan chuqurlik potentsialining pasayishini aniqlashi mumkin-va bilvosita, lekin sezgir korroziyaga-asoslangan ekranni ta'minlaydi.

Muhim ishlab chiqilgan komponentlar uchun har qanday bitta test - emas, balki - yondashuvlar kombinatsiyasi eng ishonchli tasvirni beradi, chunki qattiqlikni yo'qotish, korroziyaga moyillik va bevosita kuzatilgan sigma tarkibi har doim ham juda past sigma fraktsiyalarida bir qadamda harakat qilmaydi.

Sigma fazasining mo'rtlashishini oldini olish uchun ishlab chiqaruvchilar nima qilishlari kerak?

Payvandlash vaqtida issiqlik kiritish va oʻtish oraligʻi haroratini nazorat qiling, yuqori harorat taʼsiridan soʻng 700–950 daraja oraligʻida tez sovuting-va natijani faqat vizual tekshirishga tayanmasdan, zarba sinovi bilan tasdiqlang.

Payvandlash protsedurasi spetsifikatsiyasida maksimal o'tish oralig'idagi harorat va issiqlik kiritish chegaralarini belgilang va kiriting, chunki ular issiqlik ta'sirlangan zonaning xavf zonasida qancha vaqt turishini-to'g'ridan-to'g'ri nazorat qiladi.

Sekin, sokin havo sovutishga ruxsat berishdan ko'ra, eritma tavlanishidan yoki har qanday yuqori-temperaturli termal sikldan so'ng - bo'lim qalinligiga mos keladigan - suvni so'ndirish yoki -tezkor sovutishdan foydalaning.

Bo'lim qalinligini aniq hisobga oling: qalin komponentlar o'z yadrosida sekinroq soviydi va yupqa qismlar kabi samarali sovutish tezligiga erishish uchun ko'proq agressiv söndürme kerak bo'lishi mumkin.

Protsessual malaka yozuvlarida va agar amaliy bo'lsa, ishlab chiqarish choklarida Charpy ta'sirini sinab ko'rishni talab qiling, chunki pishiqlikning yo'qolishi sigma shakllanishining eng nozik ko'rsatkichlaridan biridir.

Xizmat shartlari xavf zonasi yaqinida takroriy yoki uzoq muddatli ta'sir qilish bilan bog'liq bo'lsa, qotishma tanlovining o'zini baholang - ba'zi dupleks kompozitsiyalar va qotishma strategiyalari sigma shakllanishini boshqalarga qaraganda samaraliroq kechiktiradi.

Tez-tez so'raladigan savollar

Sigma fazasi qaysi haroratda dupleks zanglamaydigan po'latdan tezroq hosil bo'ladi?

Ko'pgina nashr etilgan vaqt{0}}harorat-yog'inlar bo'yicha tadqiqotlar eng tez sigma hosil bo'lishini - egri chiziqning - 'burnini' 800–850 daraja atrofida joylashtiradi, ammo qotishma tarkibiga qarab aniq qiymat biroz o'zgaradi.

Sigma fazasi qancha xavfli?

Ajablanarlisi kam. Ko'pgina tadqiqotlar, sigma fraktsiyalaridan hajmi bo'yicha taxminan 1% dan 3% gacha bo'lgan sezilarli darajada qattiqlikni yo'qotishini xabar qiladi, bu fazani metallografik tekshiruvsiz aniqlash oson bo'lishidan ancha oldin.

Sigma fazasi korroziyaga chidamliligiga yoki faqat mexanik mustahkamlikka ta'sir qiladimi?

Ikkalasi ham. Sigma fazasining shakllanishi atrofdagi matritsadan xrom va molibdenni yo'q qiladi, bu esa zarba potentsialini sezilarli darajada pasaytiradi va zarba chidamliligini kamaytirishdan tashqari, donalararo va chuqur korroziyaga moyilligini oshiradi.

Sigma fazasi paydo bo'lgandan keyin uni olib tashlash mumkinmi?

Ha, odatda, etarlicha yuqori haroratda (odatda taxminan 1000–1050 darajadan yuqori) eritmani qayta ishlash orqali, so'ngra tez sovutish orqali sigma fazasini matritsaga qaytaradi va keyingi sovutish islohotni oldini olish uchun etarlicha tez bo'lsa, muvozanatli mikro tuzilmani - tiklaydi.

Nima uchun payvandlash dalada sigma fazasining eng keng tarqalgan sababi hisoblanadi?

Chunki har qanday payvand choki atrofidagi issiqlik taʼsir qiladigan zona-sigma hosil boʻlishining harorat diapazonidan muqarrar ravishda isitish va sovutish vaqtida sigma hosil boʻlish harorati oraligʻidan oʻtadi va koʻp oʻtkazuvchan payvandlash yoki yuqori issiqlik kiritishi bu diapazonda sigma tarkibini choʻktirish uchun yetarli vaqt toʻplashi mumkin.