Tìm kiếm
Thép không gỉ kép (DSS) được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực dầu khí, hóa chất và kỹ thuật ngoài khơi vì độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Tuy nhiên, hiệu suất cao của DSS phụ thuộc vào cấu trúc vi mô cân bằng chính xác của austenite (γ) và ferrite (δ). Khi DSS tiếp xúc hoặc vận hành trong thời gian dài trong phạm vi nhiệt độ nhất định, pha ferit sẽ phân hủy, tạo ra nhiều "pha có hại" khác nhau. Những kết tủa này làm suy giảm nghiêm trọng độ bền cơ học và khả năng chống ăn mòn của vật liệu, gây ra mối đe dọa đáng kể đối với độ tin cậy của các ứng dụng kỹ thuật.
1. Kẻ giết người giòn: Lượng mưa ở pha σ và χ
Trong tất cả các pha có hại, pha σ chắc chắn là pha được biết đến nhiều nhất và có sức tàn phá lớn nhất.
Phạm vi nhiệt độ kết tủa: pha σ kết tủa chủ yếu trong khoảng từ 600°C đến 950°C, với động học kết tủa đạt cực đại khoảng 800°C đến 880°C.
Thành phần hóa học: Pha σ là hợp chất liên kim loại giàu crom (Cr) và molypden (Mo). Nó hình thành thông qua sự phân hủy của δ ferrite hoặc phản ứng phân hủy eutectoid tại bề mặt tiếp xúc giữa δ ferrite và γ austenite.
Tác động đến hiệu suất: Sự kết tủa của pha σ có tác động hai chiều đến các đặc tính kỹ thuật của DSS. Đầu tiên, bản thân pha σ là pha cứng và giòn. Sự hiện diện của nó làm giảm đáng kể độ bền va đập của vật liệu, khiến nó dễ bị gãy giòn ở nhiệt độ thấp hoặc trong điều kiện tập trung ứng suất. Thứ hai, trong quá trình kết tủa, pha σ tiêu thụ một lượng đáng kể Cr và Mo từ ma trận ferit δ xung quanh, dẫn đến các vùng cạn kiệt Cr và Mo xung quanh pha σ. Những vùng bị cạn kiệt này làm giảm đáng kể khả năng chống ăn mòn, trở nên dễ bị rỗ và ăn mòn giữa các hạt.
Pha Chi cũng là hợp chất liên kim loại giàu Cr và Mo thường hình thành trong phạm vi nhiệt độ tương tự như pha σ (700°C đến 900°C). Tuy nhiên, pha χ thường kết tủa tốt nhất là pha siêu bền khi bắt đầu lão hóa, chỉ sau đó mới chuyển sang pha σ ổn định hơn. Tác động tiêu cực của nó lên các tính chất tương tự như pha σ, dẫn đến hiện tượng giòn và giảm khả năng chống ăn mòn.
2. Độ giòn ở 475°C: Mối đe dọa tiềm ẩn ở nhiệt độ thấp
Ngoài pha σ ở vùng nhiệt độ cao, thép không gỉ song công còn gặp phải vùng nguy hiểm ở nhiệt độ thấp hơn, được gọi là độ giòn ở 475°C.
Phạm vi nhiệt độ mưa: Hiện tượng này xảy ra trong khoảng từ 350°C đến 550°C, với mức độ nghiêm trọng cao nhất khoảng 475°C.
Cơ chế vi mô: Trong phạm vi nhiệt độ này, pha ferit delta trải qua quá trình phân hủy spinodal, phân hủy thành hai cấu trúc ferit có kích thước nano: pha α′ giàu crom (α giàu Cr) và pha α nghèo crom (α nghèo Cr).
Tác động đến hiệu suất: Sự phân tách pha ở cấp độ nano này làm tăng đáng kể độ cứng và độ bền của vật liệu nhưng làm giảm đáng kể độ bền va đập của nó. Trong khi sự giòn ở nhiệt độ thấp này ít nghiêm trọng và lan tỏa hơn so với kết tủa pha σ về khả năng chống ăn mòn, thì pha α′ giàu crom cũng có thể dẫn đến tăng tính nhạy cảm ăn mòn trong một số môi trường nhất định. Điều đáng chú ý là sự phân hủy spinodal thường đòi hỏi thời gian lão hóa dài, nhưng động học kết tủa có thể được tăng tốc trong vật liệu gia công nguội.
3. Carbonitride và Austenite thứ cấp
Ngoài các kết tủa chính nêu trên, các pha có hại khác có thể hình thành trong một số điều kiện nhất định:
Cacbua và Nitrua: Từ 550°C đến 750°C, crom cacbua (Cr23C6) hoặc nitrua có thể kết tủa. Mặc dù hàm lượng carbon (C) của DSS hiện đại thường được giữ ở mức cực thấp (0,03%), những kết tủa này vẫn có thể hình thành ở ranh giới hạt, tiêu thụ Cr và gây nguy cơ ăn mòn giữa các hạt.
Austenite thứ cấp (γ2): Trong quá trình kết tủa pha σ, sự phân hủy của δ ferrite đồng thời tạo thành austenite thứ cấp giàu niken (γ2). Mặc dù bản thân γ2 không phải là pha có hại trực tiếp nhưng cơ chế hình thành của nó có liên quan chặt chẽ đến sự kết tủa của pha σ. Sự hiện diện của nó báo hiệu sự phân hủy của δ ferit, gián tiếp báo hiệu sự suy giảm tính chất vật liệu.
