Till innehåll på sidan

Phase separation in duplex stainlesssteel: characterization and mitigation

Tid: Fr 2022-09-30 kl 09.00

Plats: D37, Lindstedtsvägen 5, Stockholm

Språk: Engelska

Ämnesområde: Teknisk materialvetenskap

Respondent: Jianling Liu , Egenskaper

Opponent: Professor Aniruddha Biswas, Bhabha Atomic Research Centre, Indien

Handledare: Professor Peter Hedström, Strukturer, Egenskaper; Professor Joakim Odqvist, Strukturer; Dr. Wangzhong Mu, Strukturer

Abstract

Duplexa rostfria stål (DSS) är en kategori av rostfria stål som ärstrategiskt viktiga i en mängd olika applikationer såsom i livsmedelsindustrin,kemitekniska anläggningar och kärnkraftverk. Detta på grund avderas attraktiva kombination av styrka och korrosionsbeständighet. Dessastålsorter är dock känsliga för den så kallade '475°C försprödningen', pågrund av fasseparation (PS) i ferritfasen, där det sönderdelas till Fe-rikferrit (α) och Cr-rik ferrit (α'), när materialet utsätts för temperaturer inomblandningsluckan. FS åtföljs av en ökning av mikrohårdheten i bcc-fasenoch en kraftigt minskad seghet, vilket leder till försämring av egenskaperna.Därför är den övre användningstemperaturen för DSS i industriellatillämpningar begränsad till cirka 250°C.I denna avhandling har PS undersökts i DSS genom i huvudsaklågvinkel neutronspridning, s.k. SANS. En ny analysmetod baserad påSANS-data har föreslagits för att kvantitativt utvärdera både våglängdenoch amplituden hos PS i Fe-Cr-baserade legeringar, t.ex. DSS. Våglängdenoch amplituden kvantifierades med denna metod och visade en godöverensstämmelse med resultat från atomsondstomografi (APT). SANSmätningaroch denna metod användes vidare för en omfattandeundersökning av DSS och svetsade DSS åldrade under industriellt relevantaförhållanden, d.v.s. låg/mellantemperatur och lång åldringstid. Relationenmellan struktur och egenskaper studerades. Denna avhandling visar hurden uppmätta Cr-amplituden är relaterad till förändringen avmikrohårdhet och slagseghet. Dessutom visas hur försprödningen beror avbåde den isotermiska åldringstemperaturen och tiden.För att hitta effektiva sätt att mildra PS och försprödning av DSS hardetta arbete undersökt dess underliggande termodynamik och kinetik.Först studerades effekterna av tillsatta legeringselement (t.ex. Ni, Al, Co) påFe-Cr-systemet eftersom en sådan förståelse skulle kunna bana väg förutformningen av nästa generations DSS med mindre mottaglighet förförsprödning. Dessutom kan tillverkningsprocessvägen påverka PS underefterföljande åldring av DSS och en snabbare nedkylningshastighet efterupplösningsbehandling visade sig leda till lägre hastighet för PS. Sist meninte minst kan applicering av ett externt magnetfält också påverka kinetikenhos PS och en in-situ SANS-studie visade att ett applicerat magnetfält om1.5 T avsevärt kan fördröja PS för DSS i de tidiga stadierna.Sammanfattningsvis är denna avhandling uppdelad i två delar. Denförsta delen demonstrerar fördelen med SANS när det gäller attkarakterisera och kvantifiera PS i DSS under industri-relevantaförhållanden. Den andra delen diskuterar möjligheten att mildra PS i DSSför att göra dessa mindre mottagliga för försprödning.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-316815