Como fornecedor da UNS S31703, muitas vezes me perguntam sobre o comportamento envelhecido dessa liga de aço inoxidável em particular. Compreender o comportamento do envelhecimento é crucial para sua aplicação adequada, pois pode afetar significativamente as propriedades resistentes a mecânicas e corrosão do material.
UNS S31703 é um molibdênio - com o aço inoxidável austenítico que pertence à série 300. É conhecido por sua excelente resistência à corrosão, especialmente em ambientes contendo íons cloreto e boas propriedades mecânicas nas temperaturas da sala e elevadas. O comportamento de envelhecimento do UNS S31703 refere -se principalmente às alterações em sua microestrutura e propriedades quando é exposta a condições específicas de temperatura e tempo.
Mudanças microestruturais durante o envelhecimento
Quando UNS S31703 é envelhecido, várias alterações microestruturais podem ocorrer. Uma das mudanças mais significativas é a precipitação de fases secundárias. No caso dessa liga, a precipitação da fase sigma ((\ sigma)) é um fenômeno comum durante o envelhecimento a temperaturas intermediárias, tipicamente na faixa de 600 a 900 ° C. A fase sigma é um composto intermetálico que contém uma alta concentração de cromo e molibdênio. Sua precipitação é resultado da difusão de longo prazo de elementos de liga dentro da matriz austenítica.
A formação da fase sigma pode ter efeitos positivos e negativos nas propriedades do UNS S31703. Por um lado, em alguns casos, uma pequena quantidade de fase sigma pode melhorar a força da liga, atuando como um agente fortalecedor. As partículas finas de fase sigma dispersa podem impedir o movimento de luxações, que é o principal mecanismo de deformação plástica nos metais. Isso resulta em um aumento na resistência ao escoamento e na resistência à tração final do material.
Por outro lado, a precipitação excessiva da fase sigma pode ser prejudicial. A fase sigma é dura e quebradiça, e sua presença pode levar a uma redução significativa na ductilidade e resistência da liga. As rachaduras podem iniciar e se propagar facilmente ao longo dos limites das partículas da fase sigma, aumentando a suscetibilidade do material à fratura quebradiça. Além disso, a precipitação da fase sigma esgota a matriz austenítica circundante de cromo e molibdênio. Como o cromo e o molibdênio são os principais elementos responsáveis pela resistência à corrosão do aço inoxidável, esse esgotamento pode levar a uma diminuição na resistência à corrosão da liga, especialmente em ambientes onde a corrosão de picadas e fendas são uma preocupação.
Outra precipitação possível durante o envelhecimento é a formação de carbonetos. Em UNS S31703, os carbonetos de cromo ((M_ {23} C_6)) podem precipitar nos limites dos grãos quando a liga é envelhecida a temperaturas na faixa de 450 a 850 ° C. Semelhante à fase sigma, a precipitação de carboneto também pode causar uma diminuição na resistência à corrosão. A precipitação de carbonetos de cromo nos limites dos grãos esgota as regiões adjacentes do cromo, criando áreas com menor teor de cromo. Essas regiões são mais propensas à corrosão, levando a um fenômeno conhecido como corrosão intergranular.
Efeito do envelhecimento nas propriedades mecânicas
O processo de envelhecimento tem um impacto profundo nas propriedades mecânicas do UNS S31703. Como mencionado anteriormente, a precipitação de fases secundárias, como a fase sigma e os carbonetos, pode mudar a força, a ductilidade e a tenacidade da liga.
A força da liga geralmente aumenta com o envelhecimento, especialmente quando uma pequena quantidade de fases de fortalecimento é formada. Por exemplo, nos estágios iniciais do envelhecimento a temperaturas intermediárias, a resistência ao escoamento e a resistência à tração final podem mostrar um ligeiro aumento devido ao efeito de endurecimento da precipitação. No entanto, à medida que o tempo de envelhecimento aumenta ou a temperatura aumenta ainda mais, a ductilidade e a tenacidade da liga começam a se deteriorar rapidamente.
A redução na ductilidade pode ser medida por parâmetros como alongamento e redução da área. Uma diminuição nesses valores indica que o material se torna menos capaz de deformar plasticamente antes da fratura. A resistência da liga, que está relacionada à sua capacidade de absorver energia durante a deformação, também diminui. Isso geralmente é avaliado usando testes de impacto, como o teste Charpy V - Notch. Um valor de energia de menor impacto após o envelhecimento sugere que a liga é mais quebradiça e mais provável de falhar repentinamente sob carga de impacto.
Efeito do envelhecimento na resistência à corrosão
A resistência à corrosão é uma das propriedades mais importantes do UNS S31703, e o envelhecimento pode ter um impacto significativo nela. A precipitação de fases secundárias, particularmente a fase sigma e os carbonetos, pode levar a uma diminuição na resistência da liga a várias formas de corrosão.
Em termos de corrosão, a depleção de cromo e molibdênio na matriz austenítica devido à precipitação da fase sigma e dos carbonetos torna o material mais suscetível ao início dos PITs. Os íons cloreto no ambiente podem atacar as regiões com baixo teor de cromo e molibdênio, levando à formação de pequenos orifícios ou poços na superfície da liga. Depois que os poços são formados, eles podem se propagar ainda mais, causando danos mais graves ao material.
A corrosão de fendas também é afetada pelo envelhecimento. Em fendas, como as formadas entre duas superfícies metálicas em contato ou sob as juntas, as condições são mais favoráveis ao desenvolvimento da corrosão. O esgotamento dos elementos de liga devido à precipitação de fase secundária pode acelerar o processo de corrosão de fendas. A liga se torna menos capaz de passivar nessas áreas, e a taxa de corrosão pode aumentar significativamente.
A corrosão intergranular, como mencionado anteriormente, está intimamente relacionado à precipitação de carbonetos de cromo nos limites dos grãos. Quando a liga é exposta à faixa de temperatura onde ocorre a precipitação de carboneto, o esgotamento do cromo nos limites dos grãos torna essas regiões mais anódicas em comparação com a maior parte do material. Isso cria uma célula galvânica, e os limites dos grãos são preferencialmente corroídos, levando à separação de grãos e uma perda de integridade estrutural.
Comparação com outras ligas de aço inoxidável
Para entender melhor o comportamento de envelhecimento do UNS S31703, é útil compará -lo com outras ligas de aço inoxidável. Por exemplo,Aço inoxidável 347 / UNS S34700 / 1.4550é outro aço inoxidável austenítico. Embora o UNS S31703 e o UNS S34700 tenham boa resistência à corrosão, seus comportamentos de envelhecimento são diferentes. O UNS S34700 contém nióbio, que pode formar carbonetos de nióbio em vez de carbonetos de cromo durante o envelhecimento. Isso reduz o risco de corrosão intergranular em comparação com o UNS S31703.
Aço inoxidável 316LN / UNS S31653 / 1.4406, 1.4429também é um popular aço inoxidável austenítico. Possui um menor teor de molibdênio em comparação com UNS S31703. O menor conteúdo de molibdênio significa que a precipitação da fase sigma em 316ln pode ser menos grave durante o envelhecimento. No entanto, sua resistência geral à corrosão, especialmente em ambientes contendo cloreto, é geralmente menor que a do UNS S31703.
Aço inoxidável 17 - 4PH / US S17400 / 1.4542é uma precipitação - endurecer aço inoxidável. Seu comportamento de envelhecimento está focado principalmente na precipitação de fases de cobre - ricas para fortalecer. Por outro lado, o envelhecimento do UNS S31703 está mais relacionado à precipitação de compostos e carbonetos intermetálicos, que têm efeitos diferentes nas propriedades da liga.
Controlando o comportamento do envelhecimento
Para garantir o desempenho ideal do UNS S31703, é necessário controlar o comportamento do envelhecimento. Uma maneira é selecionar cuidadosamente os parâmetros de tratamento de calor. Por exemplo, o resfriamento rápido após o recozimento da solução pode prevenir ou minimizar a precipitação de fases secundárias durante o uso subsequente. O recozimento da solução é um processo de tratamento térmico em que a liga é aquecida a uma temperatura alta (geralmente acima de 1050 ° C) para dissolver todas as fases secundárias e depois extinguir rapidamente para reter uma estrutura austenítica de fase única.
Outra abordagem é ajustar a composição da liga. Ao controlar cuidadosamente o conteúdo de elementos de liga como cromo, molibdênio e carbono, a tendência para a precipitação da fase secundária pode ser reduzida. Por exemplo, a redução do teor de carbono pode minimizar a formação de carbonetos de cromo, enquanto otimiza o conteúdo de molibdênio pode equilibrar o efeito de fortalecimento e o risco de precipitação da fase sigma.
Conclusão
Em conclusão, o comportamento de envelhecimento do UNS S31703 é um fenômeno complexo que envolve alterações microestruturais, como a precipitação de fases secundárias, como a fase sigma e os carbonetos. Essas mudanças podem ter efeitos significativos nas propriedades mecânicas e de corrosão - resistentes da liga. Embora algum grau de envelhecimento possa levar a uma melhoria na força, o envelhecimento excessivo pode causar uma deterioração em ductilidade, resistência e resistência à corrosão.
Como fornecedor da UNS S31703, entendemos a importância dessas propriedades para nossos clientes. Estamos comprometidos em fornecer produtos de alta qualidade UNS S31703 com comportamento controlado de envelhecimento. Se você estiver interessado em nossos produtos UNS S31703 ou tiver alguma dúvida sobre sua aplicação e propriedades, não hesite em entrar em contato conosco para compras e discussões adicionais.
Referências
- Manual ASM, Volume 3: Diagramas de fase de liga.
- "Resistência à corrosão de aços inoxidáveis", de R. Winston Reie.
- "Princípios da metalurgia física", de Robert W. Cahn e Peter Haasen.
