مکانیزم حساس شدن ورق استیل 316

مکانیزم حساس شدن ورق استیل 316

بسیاری از پدیده‌های نامطلوب مانند خوردگی بین دانه‌ای و ترک خوردگی تنشی ممکن است بسته به درجه دقیق حساسیت در یک آلیاژ حساس رخ دهد یا در صورت استفاده از تدابیر لازم از این نوع خوردگی جلوگیری شود.

مقدمه:

از آنجایی که مکانیسم رسوب کروم در ورق استیل 316 و حساسیت انواع ورق استیل آستنیتی برای اولین بار توسط استراس، باین و همکاران در مدل های مختلف پیشنهاد شده است ولی اینها از حمایت تجربی کمی برخوردار بوده و تقریباً همه آنها رد شده اند. از سوی دیگر، مدل رسوب کروم از نظر کیفی با اکثر مشاهدات تجربی، ولی نه همه، سازگار است.

سودمندی یک نظریه کمی حساس شدن ورق استیل 316 به این دلیل است که نشان دهنده توانایی آلیاژ در پیش بینی رفتار خوردگی بین دانه ای یا ترک خوردگی تنشی در یک آلیاژ خاص در نتیجه یک تاریخچه حرارتی خاص می باشد. بسیاری از پدیده‌های نامطلوب مانند خوردگی بین دانه‌ای و ترک خوردگی تنشی ممکن است بسته به درجه دقیق حساسیت در یک آلیاژ حساس رخ دهد یا در صورت استفاده از تدابیر لازم از این نوع خوردگی جلوگیری شود. از این رو، به منظور پیش‌بینی کمی رفتارهای ترک خوردگی و تخریب تنشی ورق استیل 316، بهبود در مدل کیفی کاهش کروم Strauss I و Bain مورد نیاز است.

مدل های حساس شدن ورق استیل 316:

در سال های اخیر چندین مدل با قابلیت پیش بینی کمی برای حساس شدن ورق استیل پیشنهاد شده است. دانشمندانی نظیر Stawstrom و Hillert بر جنبه های جنبشی رشد کاربید در ورق استیل و تشکیل مناطق خالی از کروم تمرکز کرده اند. تجزیه و تحلیل آنها محاسبه ای از زمان ها و دماهای مورد نیاز برای حساس کردن و همچنین حساسیت زدایی ورق استیل 304 را به عنوان تابعی از محتوای کربن و اندازه دانه ارائه می دهد.

تدمون و همکاران و اخیراً فولیمن توجه خود را بر جنبه های ترمودینامیکی رسوب کاربید متمرکز کرده اند. اینها اجازه محاسبات ترکیبات دما-زمان مورد نیاز برای حساس کردن و حساسیت زدایی آلیاژها را نمی دهند. در عوض آنها تأثیر شیمی آلیاژ را بر تمایل آلیاژ به حساس شدن پیش بینی می کنند. بنابراین، اثرات تغییرات کروم، کربن، نیکل، مولیبدن، منگنز، نیتروژن و غیره بر رفتار حساسیت آلیاژ ورق استیل 316 را می توان به صورت کمی مشخص کرد.

اعتبار مدل های مختلف را می توان با مقایسه مقادیر محاسبه شده کاهش کروم در امتداد مرز دانه های فولادهای زنگ نزن با مقادیر اندازه گیری شده آزمایش کرد. نتایج اخیر نشان داده‌اند که چنین اندازه‌گیری‌هایی می‌توانند مزایای بیشتری مانند آشکار کردن اجزای جدید فرآیند حساس‌سازی را فراهم کنند.

بنابراین، برای مثال، آنالیزهای میکروشیمیایی انجام شده توسط برایانت و هال با استفاده از میکروسکوپ الکترونی تحلیلی (AEM) بر روی آلیاژ ورق استیل حساس شده 316LN نشان داده است که مهاجرت مرز دانه در طول رسوب می تواند منجر به عدم تقارن در گرادیان غلظت کروم نرمال به مرز دانه در مناطق تهی شده از کروم که بسیار گسترده تر از آن چیزی است که مدل های حساس سازی پیش بینی می کنند، شود.

متأسفانه، همانطور که توسط کار بریانت و هال نشان داده شده است، میزان کاهش کروم در یک نمونه معین می تواند از مرزی به مرز دیگر و حتی از نقطه ای به نقطه دیگر در امتداد همان مرز متفاوت باشد. بنابراین، به منظور ارزیابی اعتبار مدل‌های مختلف حساس‌سازی، تغییرات در غلظت کروم هم در حد نرمال و هم در امتداد مرزهای دانه، باید برای تعداد زیادی از مرزهای دانه اندازه‌گیری شود.

علاوه بر این، به منظور مطالعه سینتیک حساسیت زدایی و حساس شدن، چنین تجزیه و تحلیل هایی باید بر روی تعدادی از نمونه های عملیات حرارتی در دماها و زمان های مختلف انجام شود. این مقدار آزمایش برای یک AEM بسیار زیاد است.

نحوه رسوب کاربید کروم در ورق استیل:

در مطالعات جدید از یک تکنیک الکتروشیمیایی برای توصیف کمی کاهش کروم در امتداد مرزهای دانه استفاده شده است. این تکنیک در یک انتشار اولیه توضیح داده شده است و به طور خلاصه بیان شده است. این تکنیک بر این واقعیت استوار است که پتانسیل غیرفعال سازی آلیاژ Fe-Ni-Cr تابعی قوی از محتوای کروم آن است.

در پتانسیل های کمتر از پتانسیل پسیو شدن، نرخ خوردگی آلیاژ بسیار کم است ولی در پتانسیل های بالاتر نرخ خوردگی 3 تا 5 مرتبه بزرگتر از حالت غیرفعال است. بنابراین اندازه گیری پتانسیل پسیو شدن یک آلیاژ همگن Fe-Ni-Cr با محتوای کروم ناشناخته برای تعیین محتوای کروم آن کمک خواهد کرد. به طور مشابه، نمونه های پلاریزه پتانسیواستاتیک ورق استیل حساس در انواع پتانسیل ها به مدت 24 ساعت و تعیین پتانسیلی که بالاتر از آن خوردگی بین دانه ای رخ نمی دهد، غلظت کروم را در امتداد مرزهای دانه شناسایی می کند.

این تکنیک تغییرات مرزی به مرز در محتوای کروم و همچنین وجود گرادیان ها در ترکیب کروم را در امتداد مرزهای تک دانه نشان داده است. علاوه بر این، یک مطالعه تطبیقی اخیر تکنیک الکتروشیمیایی و AEM نشان داده است که هر دو تکنیک مقدار یکسانی از غلظت کروم را بر روی مرزهای دانه در ورق استیل حساس اندازه‌گیری می‌کنند. در این مطالعات از تکنیک الکتروشیمیایی برای شناسایی مرحله کنترل کننده دستیابی به حداکثر حساسیت استفاده شده است.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی

.