ค้นหา
ดูเพล็กซ์สแตนเลส (DSS) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคน้ำมันและก๊าซ เคมี และวิศวกรรมนอกชายฝั่ง เนื่องจากมีความแข็งแรงสูงและทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพสูงของ DSS ขึ้นอยู่กับโครงสร้างจุลภาคของออสเทนไนต์ (γ) และเฟอร์ไรต์ (δ) ที่สมดุลอย่างแม่นยำ เมื่อ DSS ถูกสัมผัสหรือใช้งานเป็นระยะเวลานานภายในช่วงอุณหภูมิที่กำหนด เฟสเฟอร์ไรต์จะสลายตัว และตกตะกอน "ระยะที่เป็นอันตราย" ต่างๆ การตกตะกอนเหล่านี้ทำให้ความเหนียวเชิงกลและความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุลดลงอย่างมาก ก่อให้เกิดภัยคุกคามที่สำคัญต่อความน่าเชื่อถือของการใช้งานทางวิศวกรรม
1. นักฆ่าความเปราะบาง: การตกตะกอนของเฟส σ และ χ
ในบรรดาเฟสที่เป็นอันตรายทั้งหมด เฟส σ เป็นที่รู้จักและทำลายล้างมากที่สุดอย่างไม่ต้องสงสัย
ช่วงอุณหภูมิการตกตะกอน: เฟส σ ตกตะกอนเป็นหลักระหว่าง 600°C ถึง 950°C โดยมีจลนศาสตร์ของการตกตะกอนสูงสุดประมาณ 800°C ถึง 880°C
องค์ประกอบทางเคมี: เฟส σ เป็นสารประกอบระหว่างโลหะที่อุดมไปด้วยโครเมียม (Cr) และโมลิบดีนัม (Mo) มันก่อตัวผ่านการสลายตัวของ δ เฟอร์ไรต์ หรือปฏิกิริยาการสลายตัวของยูเทคตอยด์ที่รอยต่อระหว่าง δ เฟอร์ไรต์ และ γ ออสเทนไนต์
ผลกระทบด้านประสิทธิภาพ: การตกตะกอนของเฟส σ มีผลกระทบแบบสองง่ามต่อคุณสมบัติทางวิศวกรรมของ DSS ประการแรก เฟส σ นั้นเป็นเฟสที่แข็งและเปราะ การมีอยู่ของวัสดุจะช่วยลดความทนทานต่อแรงกระแทกของวัสดุลงอย่างมาก ทำให้เสี่ยงต่อการแตกหักแบบเปราะที่อุณหภูมิต่ำหรือภายใต้สภาวะความเข้มข้นของความเค้น ประการที่สอง ในระหว่างการตกตะกอน เฟส σ จะใช้ Cr และ Mo จำนวนมากจากเมทริกซ์เฟอร์ไรต์ที่อยู่โดยรอบ ส่งผลให้บริเวณ Cr- และ Mo หมดลงโดยรอบเฟส σ บริเวณที่หมดสิ้นเหล่านี้จะลดความต้านทานการกัดกร่อนลงอย่างมาก กลายเป็นจุดเสี่ยงต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนและการกัดกร่อนตามขอบเกรน
เฟสไคยังเป็นสารประกอบอินเตอร์เมทัลลิกที่อุดมด้วย Cr และ Mo ซึ่งโดยทั่วไปจะเกิดขึ้นภายในช่วงอุณหภูมิที่คล้ายกันกับเฟส σ (700°C ถึง 900°C) อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว χ เฟสจะตกตะกอนเป็นพิเศษในฐานะที่เป็นเฟสที่สามารถแพร่กระจายได้ในช่วงเริ่มต้นของการแก่ชรา จากนั้นจะเปลี่ยนเป็นเฟส σ ที่เสถียรมากขึ้นในภายหลังเท่านั้น ผลกระทบด้านลบต่อคุณสมบัตินั้นคล้ายคลึงกับเฟส σ ซึ่งนำไปสู่การเปราะและความต้านทานการกัดกร่อนลดลง
2. 475°C ภาวะเปราะบาง: ภัยคุกคามที่ซ่อนอยู่ที่อุณหภูมิต่ำ
นอกเหนือจากเฟส σ ในบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงแล้ว สเตนเลสดูเพล็กซ์ยังเผชิญกับโซนอันตรายที่อุณหภูมิต่ำกว่า ซึ่งเรียกว่าการเปราะ 475°C
ช่วงอุณหภูมิการตกตะกอน: ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นระหว่าง 350°C ถึง 550°C โดยมีความรุนแรงสูงสุดประมาณ 475°C
กลไกระดับจุลภาค: ภายในช่วงอุณหภูมินี้ เฟสเดลต้าเฟอร์ไรต์จะผ่านการสลายตัวแบบสปินโนดัล โดยแบ่งออกเป็นโครงสร้างเฟอร์ไรต์ระดับนาโนสองโครงสร้าง: เฟส α′ ที่อุดมด้วยโครเมียม (Cr-rich α′) และเฟส α ที่มีโครเมียมไม่ดี (Cr-poor α)
ผลกระทบด้านประสิทธิภาพ: การแยกเฟสระดับนาโนนี้จะเพิ่มความแข็งและความแข็งแรงของวัสดุอย่างมาก แต่จะลดความทนทานต่อแรงกระแทกลงอย่างมาก ในขณะที่การเปราะที่อุณหภูมิต่ำนี้มีความรุนแรงน้อยกว่าและแพร่หลายกว่าการตกตะกอนของเฟสต่อการต้านทานการกัดกร่อน แต่เฟส α ′ที่อุดมด้วยโครเมียมก็สามารถนำไปสู่ความไวต่อการกัดกร่อนที่เพิ่มขึ้นในสื่อบางชนิด เป็นที่น่าสังเกตว่าโดยทั่วไปแล้วการสลายตัวของสปินโนดัลต้องใช้ระยะเวลาการแก่ที่ยาวนาน แต่จลนพลศาสตร์ของการตกตะกอนอาจถูกเร่งให้เร็วขึ้นในวัสดุงานเย็น
3. คาร์บอนไนไตรด์และออสเทนไนต์ทุติยภูมิ
นอกเหนือจากการตกตะกอนหลักที่กล่าวถึงข้างต้นแล้ว ระยะที่เป็นอันตรายอื่นๆ อาจเกิดขึ้นได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ:
คาร์ไบด์และไนไตรด์: ระหว่าง 550°C ถึง 750°C โครเมียม คาร์ไบด์ (Cr23C6) หรือไนไตรด์อาจตกตะกอน แม้ว่าโดยทั่วไปปริมาณคาร์บอน (C) ของ DSS สมัยใหม่จะถูกรักษาให้อยู่ในระดับที่ต่ำมาก (≤0.03%) แต่ตะกอนเหล่านี้อาจยังคงก่อตัวที่ขอบเขตของเกรน กิน Cr และก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนตามขอบเกรน
ออสเทนไนต์ทุติยภูมิ (γ2): ในระหว่างการตกตะกอนของเฟส σ การสลายตัวของ δ เฟอร์ไรต์พร้อมกันจะทำให้เกิดออสเทนไนต์ทุติยภูมิที่มีนิกเกิลสูง (γ2) แม้ว่า γ2 จะไม่ใช่ระยะที่เป็นอันตรายโดยตรง แต่กลไกการก่อตัวของมันก็เชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับการตกตะกอนของเฟส σ การมีอยู่ของมันส่งสัญญาณถึงการสลายตัวของ δ เฟอร์ไรต์ ซึ่งเป็นสัญญาณทางอ้อมที่บ่งบอกถึงการเสื่อมสภาพในคุณสมบัติของวัสดุ
