بررسی رفتار خوردگی بین دانه‌ای فولاد زنگ نزن مارتنزیتی UNS S42000 با استفاده از طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی پتانسیودینامیک

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

دوره 15، شماره 3 - شماره پیاپی 58، آبان 1400، صفحه 23-33   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/apme.2021.1908777.2012

نویسندگان

خشایار مرشدبهبهانی¹؛ پوریا نجفی سیار^{* 2}؛ محمود پاکشیر³؛ نیکا ذاکرین⁴

¹کارشناسی ارشد، بخش مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران.

²- استادیار، بخش مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران.

³استادیار، بخش مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران.

⁴استاد، بخش مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران.

چکیده

در این پژوهش، عملیات حرارتی تمپر در دمای ثابت 550 درجه سانتی‌گراد و زمان‌های متفاوتی از 5/0 تا 24 ساعت بر روی نمونه‌های فولاد زنگ‌نزن مارتنزیتی UNS S42000 صورت گرفت تا بتوان رفتار خوردگی بین‌دانه‌ای آلیاژ را مورد بررسی قرار داد. خصوصیات میکروساختار و خواص الکتروشیمیایی آلیاژ به ترتیب با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و روش پلاریزاسیون آندی ارزیابی شدند. خوردگی موضعی نمونه‌ها نیز با استفاده از روش طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی پتانسیودینامیک در ناحیه پتانسیل ترانس‌پسیو صورت گرفت. نتایج حاکی از خوردگی بین‌دانه‌ای شدیدی برای نمونه‌هایی با 2 ساعت عملیات حرارتی تمپر بود، درصورتی‌که زمان‌های طولانی عملیات حرارتی تمپر به دلیل حساسیت‌زدایی موجب تقلیل اثر تمپر بر خوردگی بین‌دانه‌ای می‌شود. علاوه بر این، نتایج طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی پتانسیودینامیک نشان داد که مقاومت انتقال بار نمونه‌ها در پتانسیل 10/1 ولت می‌تواند به‌عنوان معیار مهمی به‌منظور بررسی خوردگی بین‌دانه‌ای فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی مورد استفاده قرار گیرد، بدین‌صورت که هرچه مقاومت انتقال بار در این پتانسیل کمتر باشد، مقاومت به خوردگی بین‌دانه‌ای نیز کمتر خواهد بود. این نتایج در تطابق با تصاویر مربوط به مورفولوژی سطوح خورده شده بوده که بیانگر خوردگی یکنواخت، خوردگی موضعی و حساسیت‌زدایی به ترتیب برای نمونه‌های تمپر نشده، زمان‌های کوتاه تمپر و زمان‌های طولانی تمپر می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

فولاد زنگ‌نزن مارتنزیتی؛ خوردگی بین‌دانه‌ای؛ طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی؛ تمپر

مراجع

[1] A. Candelaria & C. Pinedo, "Influence of the heat treatment on the corrosion resistance of the martensitic stainless steel type AISI 420," Journal of materials Science letters, vol. 22, no 16, pp. 1151-1153, 2003.

 

[2] R. R. B. Baboian, "Corrosion tests and standards: application and interpretation", ASTM International, 2005.

 

[3] B. Deng, Y. Jiang, J. Xu, T. Sun, J. Gao, L. Zhang, W. Zhang & J. Li, "Application of the modified electrochemical potentiodynamic reactivation method to detect susceptibility to intergranular corrosion of a newly developed lean duplex stainless steel LDX2101," Corrosion Science, vol. 52, no 3, pp. 969-977, 2010.

 

[4] ASTM G108-15, Standard test method for electrochemical reactivation (EPR) for detecting sensitization of AISI type, 2015.

 

[5] P. De Tiedra, Ó. Martín & M. San-Juan, "Effect of metallurgical evolution during post-weld aging treatment on localised corrosion of resistance spot welding joints of A286 superalloy," Corrosion Engineering, Science and Technology, vol. 53, no 5, pp. 355-361, 2018.

 

[6] P. R. Kannan, V. Muthupandi, K. Devakumaran, C. Sridivya & E. Arthi, "Effect of grain size on self -healing behaviour of sensitized S304HCu stainless steel," Materials Chemistry and Physics, vol. 207, no, pp. 203-211, 2018.

 

[7] N. Lopez, M. Cid, M. Puiggali, I. Azkarate & A. Pelayo, "Application of double loop electrochemical potentiodynamic reactivation test to austenitic and duplex stainless steels," Materials Science and Engineering: A, vol. 229, no 1-2, pp. 123-128, 1997.

 

[8] M. A. Melia, H.-D. A. Nguyen, J. M. Rodelas & E. J. Schindelholz, "Corrosion properties of 304L stainless steel made by directed energy deposition additive manufacturing," Corrosion Science, vol. 152, pp. 20-30, 2019.

 

[9] D. Kang, N. Kim & H. Lee, "Effect of Aging on the Corrosion Resistance of 2209 Duplex Stainless Steel Weldments," Metals and Materials International, vol. 25, no. 3, pp. 740-750, 2019.

 

[10] G. A. Ragoisha & A.S. Bondarenko, "Potentiodynamic electrochemical impedance spectroscopy," Electrochimica Acta, vol. 50, no. 7-8, pp. 1553-1563, 2005.

 

[11] G. A. Ragoisha, "Potentiodynamic electrochemical impedance spectroscopy for underpotential deposition processes," Electroanalysis, vol. 27, no. 4, pp. 855-863, 2015.

 

[12] J. Házì, D. M. Elton, W. A. Czerwinski, J. Schiewe, V. A. Vicente-Beckett & A. M. Bond, "Microcomputer-based instrumentation for multi-frequency Fourier transform alternating current (admittance and impedance) voltammetry," Journal of Electroanalytical Chemistry, vol. 437, no. 1-2, pp. 1-15, 1997.

 

[13] A. Srinivasan, K. S. Shin & N. Rajendran, "Applications of dynamic electrochemical impedance spectroscopy (DEIS) to evaluate protective coatings formed on AZ31 magnesium alloy," RSC Advances, vol. 5, no. 37, pp. 29589-29593, 2015.

 

[14] A. Srinivasan, K. S. Shin & N. Rajendran, "Dynamic electrochemical impedance spectroscopy (DEIS) studies of AZ31 magnesium alloy in simulated body fluid solution," RSC Advances, vol. 4, no. 53, pp. 27791-27795, 2014.

 

[15] H. Gerengi, G. Bereket & M. Kurtay, "A morphological and electrochemical comparison of the corrosion process of aluminum alloys under simulated acid rain conditions," Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, vol. 58, no. pp. 509-516, 2016.

 

[16] H. Gerengi, P. Slepski & G. Bereket, "Dynamic electrochemical impedance spectroscopy and polarization studies to evaluate the inhibition effect of benzotriazole on copper‐manganese‐aluminium alloy in artificial seawater," Materials and Corrosion, vol. 64, no. 11, pp. 1024-1031, 2013.

 

[17] J. Huang, Z. Li & J. Zhang, "Dynamic electrochemical impedance spectroscopy reconstructed from continuous impedance measurement of single frequency during charging/discharging," Journal of Power Sources, vol. 273, no. pp. 1098-1102, 2015.

 

[18] A. S. Bandarenka, "Exploring the interfaces between metal electrodes and aqueous electrolytes with electrochemical impedance spectroscopy," Analyst, vol. 138, no. 19, pp. 5540-5554, 2013.

 

[19] K. Darowicki, J. Orlikowski & A. Arutunow, "Dynamic electrochemical impedance spectroscopy measurements of passive layer cracking under static tensile stresses," Journal of Solid State Electrochemistry, vol. 8, no. 6, pp. 352-359, 2004.

 

[20] S. Nagarajan, M. Karthega 7 N. Rajendran, "Pitting corrosion studies of super austenitic stainless steels in natural sea water using dynamic electrochemical impedance spectroscopy," Journal of applied electrochemistry, vol. 37, no. 2, pp. 195-201, 2007.

 

[21] C. A. Huang, Y. Z. Chang & S. Chen, "The electrochemical behavior of austenitic stainless steel with different degrees of sensitization in the transpassive potential region in 1 M H₂SO₄ containing chloride," Corrosion science, vol. 46, no. 6, pp. 1501-1513, 2004.

 

[22] K. Morshed-Behbahani & M. Pakshir, "Effect of Different Degrees of Sensitization on the EIS Response of 316L and 316 SS in Transpassive Region," Journal of Materials Engineering & Performance, vol. 23, no. 6, pp. 2283-2292, 2014

.

[23] 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 region," Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces, vol. 51, no. 6, pp. 1027-1033, 2015.

 

[24] K. Morshed-Behbahani, M. Pakshir, Z. Abbasi & P. Najafisayar, "Damage mechanism at different transpassive potentials of solution-annealed 316 and 316L stainless steels," International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials, vol. 1, no. 22, pp. 45-51, 2015.

 

]25[ خ. مرشدبهبهانی، پ. نجفی سیار و م. پاکشیر، "مطالعه تأثیر حساس شدن بر رفتار خوردگی فولاد زنگ‌نزن دوپلکس SAF 2205 در ناحیه ترانس‌پسیو"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، شماره. 10، دوره. 4، صفحه. 33-42، 1395.

 

 [26] ASTM A763-14, Standard Practices for Detecting Susceptibility to Intergranular Attack in Ferritic Stainless Steels, 2014.

 

[27] K. Morshed-Behbahani, P. Najafisayar, M. Pakshir & M. Shahsavari, "An electrochemical study on the effect of stabilization and sensitization heat treatments on the intergranular corrosion behaviour of AISI 321H austenitic stainless steel," Corrosion Science, vol. 138, pp. 28-41, 2018.

[28] K. Morshed-Behbahani, P. Najafisayar & M. Pakshir, "Study of the Intergranular Corrosion of Sensitized UNS S31803 Stainless Steel in Transpassive Region," Journal of Materials Engineering and Performance, vol. 25, no. 8, pp. 3418-3429, 2016.

 

[29] D. Y. Peña Ballesteros, M. Camacho, Y. Enrique & L. V. Barreto Hernandez, "Evaluation of the synergistic effect of erosion-corrosion on AISI 4330 steel in saline-sand multiphase flow by electrochemical and gravimetric techniques," International Journal of Electrochemistry, 2016.