تأثیر علمیات‌حرارتی حساس‌شدن و پرداخت‌سطح بر خواص لایه پسیو فولاد زنگ‌نزن دوپلکس SAF 2205

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 2، دوره 12، شماره 4 - شماره پیاپی 47، اسفند 1397، صفحه 17-28   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

خشایار مرشدبهبهانی¹؛ محمود پاکشیر^{* 1}؛ پوریا نجفی سیار²؛ نیکا ذاکرین³

¹دانشگاه شیراز - دانشکده مهندسی - بخش مهندسی مواد

²دانشگاه شیراز

³کارشناسی، مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

چکیده

در این پژوهش، خواص لایه پسیو فولاد زنگ‌نزن دوپلکس SAF 2205 در محلول اسید سولفوریک و درجه حساس شدن آنها (پس از 1 و 5 ساعت عملیات حرارتی) با استفاده از آزمون راکتیواسیون پتانسیوکینتیک الکتروشیمیایی دو حلقه (DLEPR) مورد ارزیابی قرار گرفت که همخوانی خوبی با نتایج حاصل از آزمون اچ هیدروکسید سدیم برای طبقه‌بندی ساختار فولادهای زنگ‌نزن دوپلکس داشت. همچنین، آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک به منظور تعیین محدوده پتانسیل پسیو در نمونه‌های آنیل محلولی و حساس‌شده صورت پذیرفت. پلاریزاسیون سیکلی اعمالی در شاخه آندی آلیاژ حساس‌شده با زبری سطح مختلف، سودمندی یکنواختی و کم‌بودن زبری سطح بر افزایش مقاومت لایه پسیو را نشان داد. به منظور ارزیابی دانسیته عیوب نقطه ای لایه پسیو فولاد زنگ‌نزن، آنالیز موت-شاتکی انجام شد تا غلظت دهنده‌های الکترون در سطح تعیین گردید.  نتایج نشان داد که کاهش زبری سطح، کاهش درجه حساس شدن و افزایش تعداد سیکل های پلارزاسیون باعث کاهش دانسیته عیوب سطحی تا 44 درصد خواهد شد. از همین رو، هر چه درجه حساس‌شدن و زبری سطح بیشتر باشد، لایه پسیو آلیاژ در اثر تشکیل فاز سیگما و کاهش میکروپیل‌های موجود در سطح معیوب‌تر خواهد بود.

کلیدواژه‌ها

فولاد زنگ‌نزن دوپلکس SAF 2205؛ لایه پسیو؛ پلاریزاسیون پتانسیودینامیک؛ راکتیواسیون پتانسیوکینتیک الکتروشیمیایی دو حلقه (DLEPR)؛ آنالیز موت-شاتکی

مراجع

 

[1]     A. Igual Munoz, J. Garcia Anton, J. Guiñón & V. Pérez Herranz, “The effect of chromate in the corrosion behavior of duplex stainless steel in LiBr solutionsˮ, Corrosion science, Vol. 48, pp. 4127-4151, 2006.

 

[2]     K. Morshed Behbahani, P. Najafisayar & M. Pakshir, “The Investigation of Sensitization Effect on the Corrosion Behavior of SAF 2205 Duplex SS at Transpassive Regionˮ, Advanced Processes in Materials, Vol. 10, pp. 33-42, 2017.

 

[3]     K. L. Weng, H. R. Chen & J. R. Yang, “The low-temperature aging embrittlement in a 2205 duplex stainless steelˮ, Materials Science and Engineering, Vol. 379A, pp. 119-132, 2004.

 

[4]     J. Gong, Y. M. Jiang, B. Deng, J. L. Xu, J. P. Hu & J. Li, “Evaluation of intergranular corrosion susceptibility of UNS S31803 duplex stainless steel with an optimized double loop electrochemical potentiokinetic reactivation methodˮ, Electrochimica Acta, Vol. 55 pp. 5077-5083, 2010.

 

[5]     C. O. Olsson & D. Landolt, “Passive films on stainless steels-chemistry, structure and growthˮ, Electrochimica acta, Vol. 48, pp. 1093-1104, 2003.

 

[6]     ASTM Standard, “ASTM A262- Standard Practices for Detecting Susceptibility to Intergranular Attack in Austenitic Stainless Steelsˮ, ASTM, Philadelphia, PA, Vol. 3, pp. 1-16, 1993.

 

[7]     ASTM Standard, “G108-92ˮ, Standard test method for electrochemical reactivation (EPR) for detecting sensitization of AISI type, Vol. 304, pp. 457-465, 2015.

 

[8]     S. Tavares, V. Terra, P. D. Lima Neto & D. Matos, “Corrosion resistance evaluation of the UNS S31803 duplex stainless steels aged at low temperatures (350 to 550 ^oC) using DLEPR testsˮ, Journal of Materials Science, Vol. 40, pp. 4025-4028, 2005.

 

[9]     K. Morshed Behbahani, M. Pakshir & S. Matin, “Comparison of Solution-Treatment Effect on Intergranular Corrosion of 304 and 321 Stainless Steels by Electrochemical Impedance Techniqueˮ, Advanced Processes in Materials, Vol. 8, pp. 61-71, 2014.

 

[10] K. Morshed Behbahani & M. Pakshir, “Effect of Different Degrees of Sensitization on the EIS Response of 316L and 316 SS in Transpassive Regionˮ, Journal of Materials Engineering & Performance, Vol. 23, pp. 2283-2292, 2014.

 

[11] K. Morshed Behbahani, M. Pakshir, Z. Abbasi & P. Najafisayar, “Damage mechanism at different transpassive potentials of solution-annealed 316 and 316l stainless steelsˮ, International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials, Vol. 1, pp. 45-51, 2015.

 

[12] M. Vuković, “The formation and growth of hydrous oxide film on stainless steel in alkaline solution by potential cyclingˮ, Corrosion science, Vol. 37, pp. 111-120, 1995.

 

[13] S. Haupt & H. H. Strehblow, “A combined surface analytical and electrochemical study of the formation of passive layers on FeCr alloys in 0.5 M H₂SO₄ˮ, Corrosion Science, Vol. 37, pp. 43-54, 1995.

 

[14] N. Perez, “Electrochemistry and corrosion scienceˮ, Springer, 2004.

 

[15] L. Abosrra, A. Ashour, S. Mitchell & M. Youseffi, “Corrosion: Material Performance and Cathodic Protectionˮ, WIT Press, USA, 2009.

 

[16] R. Walter & M. B. Kannan, “Influence of surface roughness on the corrosion behaviour of magnesium alloyˮ, Materials & Design, Vol. 32, pp. 2350-2354, 2011.

 

[17] M. Cabrini, A. Cigada, G. Rondell & B. Vicentini, “Effect of different surface finishing and of hydroxyapatite coatings on passive and corrosion current of Ti6Al4V alloy in simulated physiological solutionˮ, Biomaterials, Vol. 18, pp. 783-787, 1997.

 

[18] W. Li & D. Li, “Influence of surface morphology on corrosion and electronic behaviorˮ, Acta materialia, Vol. 54, pp. 445-452, 2006.

 

[19] J. Sikora, E. Sikora & D. D. Macdonald, “The electronic structure of the passive film on tungstenˮ, Electrochimica Acta, Vol. 45, pp. 1875-1883, 2000.

 

[20] E. Cho, H. Kwon & D. D. Macdonald, “Photoelectrochemical analysis on the passive film formed on Fe–20Cr in pH 8.5 buffer solutionˮ, Electrochimica acta, Vol. 47, pp. 1661-1668, 2002.

 

[21] E. Sikora & D. D. Macdonald, “Defining the passive stateˮ, Solid State Ionics, Vol. 94, pp. 141-150, 1997.

 

[22] ASTM Standard, “ASTM A923-03ˮ, Standard Test Methods for detecting Detrimental Intermetallic Phases in Duplex Austenitic/Ferritic Stainless Steel, USA, pp. 1-9.

 

[23] G. S. D. Fonseca, P. M. D. Oliveira, M. G. Diniz, D. V. Bubnoff & J. A. D. Castro, “Sigma Phase in Superduplex Stainless Steel: Formation, Kinetics and Microstructural Pathˮ, Materials Research, Vol. 20, pp. 249-255, 2017.

 

[24] J. Gong, Y. Jiang, B. Deng, J. Xu, J. Hu & J. Li, “Evaluation of intergranular corrosion susceptibility of UNS S31803 duplex stainless steel with an optimized double loop electrochemical potentiokinetic reactivation methodˮ, Electrochimica Acta, Vol. 55, pp. 5077-5083, 2010.

 

[25] T. Amadou, H. Sidhom & C. Braham, “Double loop electrochemical potentiokinetic reactivation test optimization in checking of duplex stainless steel intergranular corrosion susceptibilityˮ, Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 35, pp. 3499-3513, 2004.

 

[26] K. Morshed Behbahani & M. Pakshir, “The effect of solution-annealing on the EIS response of AISI 316 SS with different degrees of sensitization in the transpassive regionˮ, Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces, Vol. 51, pp. 1027-1033, 2015.

 

[27] L. Yang, “Techniques for corrosion monitoringˮ, Elsevier, 2008.

 

[28] L. V. Taveira, M. F. Montemor, M. Da Cunha Belo, M. G. Ferreira & L. F. P. Dick, “Influence of incorporated Mo and Nb on the Mott–Schottky behaviour of anodic films formed on AISI 304Lˮ, Corrosion Science, Vol. 52, pp. 2813-2818, 2010.

 

[29] M. Carmezim, A. Simoes, M. Montemor & M. D. C. Belo, “Capacitance behaviour of passive films on ferritic and austenitic stainless steelˮ, Corrosion Science, Vol. 47, pp. 581-591, 2005.

 

[30] J. J. Kim & Y. M. Young, “Study on the passive film of type 316 stainless steelˮ, Int. J. Electrochem. Sci, Vol. 8, pp. 11847-11859, 2013.