تاثیر ریزساختار و بافت کریستالی بر مقاومت به ترک هیدروژنی فولاد HSLA، سرد شده در محیط های مختلف

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 2، دوره 14، شماره 3 - شماره پیاپی 54، مهر 1399، صفحه 17-26   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

شهرام عباسی^{* 1}؛ محمد اسماعیلیان²؛ شاهرخ آهنگرانی²

¹دانشجوی دکتری، پژوهشکده مواد پیشرفته و انرژی‌های نو، سازمان پژوهش‌های علمی صنعتی ایران، تهران، ایران

²دانشیار، پژوهشکده مواد پیشرفته و انرژی‌های نو، سازمان پژوهش‌های علمی صنعتی ایران، تهران، ایران

چکیده

در این تحقیق اثر ریزساختار و مولفه های بافت کریستالی بر مقاومت به ترک هیدروژنی فولاد میکروآلیاژی استحکام بالا(HSLA) مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور فولاد مورد نظر تا 50% در بازه دمایی 980 تا 750 درجه سانتی گراد نورد گرم و سپس در محیط های مختلفی سرد شد. ریزساختار و بافت نمونه با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به آشکار ساز الکترون های بازگشتی (EBSD) مورد بررسی قرار گرفت و آزمون حساسیت به ترک هیدروژنی (HIC) نیز روی نمونه ها انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت سرمایش ساختار به سمت تشکیل فازهای غیرتعادلی با اندازه دانه کوچکتر و سهم مرزدانه بیشتر پیش می رود که مقاومت به ترک هیدروژنی را کاهش می دهد. از طرف دیگر افزایش سرعت سرمایش باعث تغییرات قابل توجه در بافت نمونه و کاهش شدت مولفه های بافت می شود. همچنین کاهش شدت رشته {111} // ND در ساختار فولاد با افزایش سرعت سرمایش مشاهده شد که کاهش سهم این رشته نشان دهنده کاهش مقاومت به رشد ترک بین دانه ای و نتیجتاً مقاومت به ترک هیدروژنی می شود.

کلیدواژه‌ها

فولاد HSLA؛ ریز ساختار؛ بافت کریستالی؛ ترک هیدروژنی

مراجع

[1] I. D. S. Bott, L. F. De Souza, J. C. Teixeira & P. R. Rios, "High-strength steel development for pipelines: a Brazilian perspective," Metallurgical and materials transactions A, Vol. 36, pp. 443-454, 2005.

 

[2] M. Mohtadi-Bonab, R. Karimdadashi, M. Eskandari & J. Szpunar, "Hydrogen-induced cracking assessment in pipeline steels through permeation and crystallographic texture measurements," Journal of Materials Engineering and Performance, Vol. 25, pp. 1781-1793, 2016.

 

[3] P. Liang, C. W. Du, X.G. Li & X. Chen, "Effect of hydrogen on the stress corrosion cracking behavior of X80 pipeline steel in Ku'erle soil simulated solution," International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, Vol. 16, pp. 407-413, 2009.

 

[4] N. Bandyopadhyay, J. Kameda & C. McMahon, "Hydrogen-induced cracking in 4340-type steel: effects of composition, yield strength, and H2 pressure," Metallurgical Transactions A, Vol. 14, pp. 881-888, 1983.

 

[5] B. Beidokhti, A. Dolati & A. Koukabi, "Effects of alloying elements and microstructure on the susceptibility of the welded HSLA steel to hydrogen-induced cracking and sulfide stress cracking," Materials Science and Engineering: A, Vol. 507, pp. 167-173, 2009.

 

[6] F. Huang, X. Li, J. Liu, Y. Qu, J. Jia & C. Du, "Hydrogen-induced cracking susceptibility and hydrogen trapping efficiency of different microstructure X80 pipeline steel," Journal of Materials Science, Vol. 46, pp. 715-722, 2011.

 

[7] M. Masoumi, C. C. Silva, M. Béreš, D. H. Ladino & H. F. G. de Abreu, "Role of crystallographic texture on the improvement of hydrogen-induced crack resistance in API 5L X70 pipeline steel," International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 42, pp. 1318-1326, 2017.

 

[8] M. Mohtadi-Bonab, M. Eskandari, R. Karimdadashi & J. Szpunar, "Effect of different microstructural parameters on hydrogen induced cracking in an API X70 pipeline steel," Metals and Materials International, Vol. 23, pp. 726-735, 2017.

 

[9] V. Venegas, F. Caleyo, T. Baudin, J. H. Espina-Hernández & J. M. Hallen, "On the role of crystallographic texture in mitigating hydrogen-induced cracking in pipeline steels," Corrosion Science, Vol. 53, pp. 4204-4212, 2011.

 

[10] M. Mohtadi-Bonab, M. Eskandari & J. Szpunar, "Effect of arisen dislocation density and texture components during cold rolling and annealing treatments on hydrogen induced cracking susceptibility in pipeline steel," Journal of Materials Research, Vol. 31, pp. 3390-3400, 2016.

 

[11] V. Venegas, F. Caleyo, J. Hallen, T. Baudin & R. Penelle, "Role of crystallographic texture in hydrogen-induced cracking of low carbon steels for sour service piping," Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 38, pp. 1022-1031, 2007.

 

[12] B. Beausir & J. J. Fundenberger, "Université de Lorraine - Metz, 2015, ATOM - Analysis Tools for Orientation Maps, http://atom-software.eu/."

 

[13] R. Shukla, S. K. Ghosh, D. Chakrabarti & S. Chatterjee, "Microstructure, texture, property relationship in thermo-mechanically processed ultra-low carbon microalloyed steel for pipeline application," Materials Science and Engineering: A, Vol. 587, pp. 201-208, 2013.

 

[14] P. K. C. Venkatsurya, R. D. K. Misra, M. D. Mulholland, M. Manohar & J. E. Hartmann, "Effect of microstructure on the mechanical properties and texture in high strength 560MPa linepipe steels," Materials Science and Engineering: A, Vol. 575, pp. 6-14, 2013.

 

 

[15] L. Storojeva, D. Ponge, R. Kaspar & D. Raabe, "Development of microstructure and texture of medium carbon steel during heavy warm deformation," Acta Materialia, Vol. 52, pp. 2209-2220, 2004.

 

[16] S. Nafisi, M. A. Arafin, L. Collins & J. Szpunar, "Texture and mechanical properties of API X100 steel manufactured under various thermomechanical cycles," Materials Science and Engineering: A, Vol. 531, pp. 2-11, 2012.