הבנת הסיבות של Fracture Intergranular ב Steels

Fracture Intergranular ב Steels: Mechanisms ו- Mitigation

שבר ביןגרנרי (IGF) מייצג מצב כשלון מובהק ולעיתים קטסטרופלי ברכיבי פלדה.בניגוד לקרע דוקטרטרי, הכולל עיוות פלסטי משמעותי, או ריצוף טרגרנרי, אשר חותך דרך הליטקטיבית, IGFagates מעדיף באופן זמני לאורך החומר ו-#8217; גבולות גרגר זה יכול להתרחש בלחצים מוחלים היטב מתחת לחומרים החומריים; במיוחד, כגון עומסי נחיתה, כלומר, כלומר, הצבת כלי שיט קריטי, כמו גם על ידי גירוי, כמו גם על ידי הפעלת כוח סיכון מרכזי של כלי שיט קריטי, כמו גם על ידי הפעלת כלי שיט, כגון: IGR.

מאמר זה מספק ניתוח מעמיק של המנגנונים העיקריים השולטים IGF ב ⁇ מפרה.הוא מכסה את הנהגים התרמודינמיים והקינטיים לחולשה של גבול דגנים, כולל הפרדה בלתי-מוסרית, משקעים של שלב משני ואינטראקציות סביבתיות כגון התגלמות מימן.הוא מכסה גם גישות הנדסיות מעשיות לגילוי, הערכה לחיים ומניעתן, נקיטת סטנדרטים ופעולות כשלים מארגונים כגון LT:0MAS InternationalFACE2FACE (International: 1FACE2FACE) ו-NLT2 (International RLT2FACE) ו-NEF2 (International RLT2FACE) ו-NEF2FACE (International (International: NLT2FACE) ו-NLT2FACE) ו-NLT2FLT2FLT2FACE (International RLT2FACE) ו-R).

Distinguishing Intergranular from Transgranular Fracture

הדרך סדק עובר דרך חומר פוליקליסטלי מספק את הרמז העיקרי הראשון על מנגנון הכישלון הבסיסי.בשבר transgranular, את הסדקים דרך הפנים של הדגנים, מתעלם מהגבולות.זה אופייני שברים קדומים (נקי) בפלדות ferritic בטמפרטורות נמוכות, שבו מטוסי הניקוי מציעים נתיב אנרגיה נמוך, או של דפלים בתוך דגנים.

בשבר בין-גרנרי, הסדקים עוקבים אחר רשת של גבולות דגנים.כאשר הם נראים תחת מיקרוסקופ אלקטרוני סריקה (SEM), משטח השבעה מציג מאפיין ו-#8220; ממתק מרוק ו-#8220; או “ גרר ו-#8221; מראה, חושף את פני השטח תלת-ממדיים של הגרגרים שנטלו בנפרד.

מכניזם ראשוני של Embrittlement

כמה מנגנונים נפרדים יכולים להוביל לכישלון בין-גרידי.מנגנונים אלה הם לעתים קרובות אינטראקטיביים; לדוגמה, שכבת הפרדה טרום-existing יכולה להגדיל את הרגישות לפצח מימן-מחוסנים.המנגנונים הנפוצים והמסוכנים ביותר הם איזון, משקעים שאינם-equilibrium, והתגלמות סביבתית.

Equilibrium Segregation and Temper Embrittlement

התגלמות טמפר היא דוגמה קלאסית של הפרדה שיווי משקל, לעתים קרובות נתקלה פלדה דלה כלוי כגון Cr-Mo, Ni-Cr-Mo, ו- Ni-Cr-V ציונים. זה קורה כאשר הפלדה מוחזקת בתוך, או לאט קרירה דרך, טווח טמפרטורה קריטי (בדרך כלל 375 מעלות צלזיוס ל 575 מעלות צלזיוס).

המרכיבים העיקריים הפוגעים הם זיהומים שיש להם מוגבלות בליטנטיה הברזל, כולל:

• (ב) ויקרא י"ד:
• (ב) [15]
• (ב) ⁇ (ב) ⁇
• (ב) ויקרא י"ד:

(האלמנטים האלה, הנמצאים בפלדה מחומרי הגלם המקוריים או בגרד, מתרכזים בגבולות לאורך זמן.הההשמדה היא בלתי הפיכת; ניתן לשחזר את הפלדה למצב קשה על ידי חימום מעל לטווח הקריטי כדי ליישב מחדש את המכשולים, ואחריו קירור מהיר (אך, חוסר יכולת זו גם יכול להיות מחוספס מחדש על ידי מערכת ניהול חום (Ricial) או טיפול קפדני של מערכת חימום (Ricial) של מערכת הפעלה קפדנית של חימום (Ricial) של מחזורים).

« ניהול טרום-נהגים של Embrittlement ו- Sensitization

מסלול מרכזי שני לשברים בין-גרנריים כרוך היווצרות של שלבים משניים בגבולות הדגנים.זהו תהליך שאינו-קליאליבריום המונע על ידי השפע המשתנה של אלמנטים מסגסוגת במהלך מחזורים תרמיים.הצורה המוכרת ביותר של סוג זה של הריסות הוא FLT:0sensitizationFLT:1 ב austenitic נירוסטהs (למשל 304, 321).

Sensitization מתרחש כאשר הפלדה מחומם בטווח של 450 מעלות צלזיוס ל-850 מעלות צלזיוס בטווח זה, כרום במריצה מגיב עם פחמן כדי ליצור כרום עשיר carbides (בעיקר Cr23C6), אשר מעדיף מראש בסביבות סדקים או סגסוגת מקומית (המשקעים משאירים אזור צר סמוך לפירוק של כרום (לעתים קרובות מתחת להתקפה סגסוגת) ממוקם באזור זה הוא גבוה יותר).

התרחיש התעשייתי הנפוץ ביותר לרגישות הוא האזור המושפע החום (HAZ) הסמוך לדום.

• (ב) ⁇ :0 (ב) ,0) ,5L, 316L) כדי להגביל את היווצרות ה- Carbide.
• (ב) ⁇ :0) להובלת הפלדה 1 בינואר, עם אלמנטים כמו טיטניום (321) או חנקיום (347), אשר יש זיקה חזקה יותר לפחמן ולמנוע היווצרות כרום קרביד.
• (FLT:0) קביעת פתרון טיפול בחום נשימה ב-Anealing חום חליל:1 (1050 ° C-1150°C) ואחריו ריצוף מהיר ל- Redissolve carbides ולהוגן על הפצת כרום.

בנוסף ל- carbides, שלב ה-Sigma ( ⁇ ) הוא תרכובת בין-מטלית (FeCr) שצורות בפלדות חלד ferritic ו duplex בטמפרטורות גבוהות.שלבי שלב של זיגמה הם קשים וגלויים, ונוכחותם בגבולות דגנים עלולה לגרום לאובדן חמור של דוקטרליות ונוקשות, לעתים קרובות וכתוצאה מכך שברים בין-טראליים תחת עומסים סטנדרטיים לניסויים רגישים להתקפה:2Fgranbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbsp; הוא מתוארת: 1.

בסביבה הקרובה של Hydrogen ו-SCC

אינטראקציות סביבתיות הן בין הנהגים האגרסיביים ביותר של שבר בין-גרנראלי.השניים הראשונים הם התגלמות מימן (HE) וסדקים בהתרגשות (SCC).

(FLT:0) הינדרגן מגלם את ה-KurbrittlementFIRLT:1) מתרחש כאשר מימן אטומי מתפוגג לתוך הפלדה.מקורות כוללים תגובות קורוזיות (מימן קטוודי), רינג, אלקטרו-פלינג וחשיפה לגז מימן בלחץ גבוה.האטומים המימן מתמלאים בקלות דרך ה- lattice והצטברים בגבולות דגנים, אשר פועלים כאתריבורהלומי מימן הוצעו למנגנוני מימן:

• (ה)התמדה (HEDE): חליל 1:1) הידרוגן מפחית את הכוח הטמון של גבול הדגנים עצמו, מה שהופך אותו קל יותר להתפרץ תחת לחץ רביר.
• (הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) ,0) ,[[1924]]: [[1924]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]

הרגישות ל-He תלויה מאוד בפלדה & #8217; מיקרון ורמת כוח. פלדה גבוהה סטרנגית מרטינסיטית הם רגישים לשמצה.FLT:0NACE MR0175 / ISO 1515603FLT:1 מספק הנחיות קפדניות עבור בחירה חומרית עבור שירות sour (סביבה המכיל H2S) בתעשיית הנפט והגז, הגבלת מימן ו- ISO 151563FLT:1 מספקת טיפולים מתאימים כדי למנוע טיפוליבית מתאים כדי למנוע סדקים עבור שירות sorn-Ric.

(FLT:0) סטרייס-קורוזיה (SCCIRFLT) 1 כרוך בפעולה משולבת של סביבה קורוזית ולחצים ארוכי טווח.הדרך הפצח יכול להיות בין-גרנר או transgranular בהתאם לרמות מתכת-environment (משלב SCC) הוא לעתים קרובות קשור עם מינים כימיים ספציפיים כי מעדיף את התקפת גרגר הידועות, לדוגמה, קריקטים של סגסוגת מתכת-בית (ICC) דורשות אגרסיביות.

גורמים מתכתיים משפיעים על יכולת החישה

הסבירות של שבר בין-גרנרי אינה רק פונקציה של המנגנון הפעיל.הוא מסתמך על מספר פרמטרים מתכתיים בסיסיים שהמהנדסים יכולים לשלוט באמצעות מפרט ועיבוד.

גודל גרלין ומורופיזיולוגיה

גודל Grain ממלא תפקיד מכריע בקביעת התנגדות השברים.באופן כללי, פלדה מבוזרת דקירה עמידים באופן משמעותי יותר הן שברים בין-גרנריים והן transgranular.זה בחלקו בשל מערכת היחסים של הול-פטר, אשר קובע כי התשואות כוח גדל ככל שגודל דגנים יורד.בנוסף, מבנה דוקר דק יותר מקטין את ריכוז של קוגניטים ו precipitates בכל גבול בודד מספק גם יותר, 000 רחב יותר, כולל של ריכוז גבוה יותר, גם יותר, ריכוז גבוה יותר, יותר, יותר, יותר, כולל של ריכוזי גס, יותר, כולל של ריכוז גבוה יותר, יותר, כולל של ריכוז גבוה יותר, כולל של ריכוז גבוה יותר של ריכוז גבוה יותר, יותר של ריכוז גבוה יותר, יותר, 000 רחב יותר, 000 רחב יותר, 000 רחב יותר, 000 רחב יותר, 000 רחב יותר, 000.

אופי גבול Grain גם משנה. Boundaries עם אתר צירוף מקרים נמוך (CSL) אינדקס, המכונה לעתים קרובות גבולות מיוחדים (למשל, ⁇ 3 גבולות תאומים בפלדות אוסטנטיות), הם בדרך כלל עמידים יותר להפרדה, משקעים, קורוזיה בהשוואה לגבולות אקראיים גבוהים.

Alloy קומפוזיציה ונקיון

הרכב הבסיס של פלדה קובע את הרגישות הבסיסית שלו.נוכחותם של לשעברי קרבד חזקים (Cr, Mo, V, Ti, Nb) יכול לקשור פחמן ולמנוע רגישות, אבל ההפצה שלהם חייבת להיות מבוקרת בקפידה.אלמנטים המספקים פתרון מוצק חיזוק (Ni, Mn, Si) גם להשפיע על הפעילות ואת ההיקף של אלמנטים חשמלית כמו P ו- S.

ניקיון פלדה הוא ככל הנראה הגורם החשוב ביותר לשליטה ב- IGF הקשורה להפרדה.ההפחתה של sulfur ו זרחן לרמות אולטרה-נמוכות (למשל <0.001% P ו-S) באמצעות תהליכים מחזרים משניים כגון ladle refining ו-Valvas degassating באופן דרמטי מפחית את הסיכון של brittlement and intergranularחולשה.

היסטוריה של עיבוד

טיפול חום הוא הקריטריון הסופי של פלדה & #8217; התנגדות של IGF. Welding מחזורים תרמיים להציג ⁇ מורכבים בטמפרטורה וקצב קירור, אשר יכול ליצור מיקרו-מבנים heterogeneous רגישים מאוד ל embriment מקומית. לדוגמה, אזור החום-החום-מואץ (HAZ) של דגנים coterogense ו סדקים מימן HTeric לעתים קרובות כדי להקל על טיפול חם (pvgicial) עם זאת, עם זאת, עם זאת, הוא חייב להיות לחץ דם חום-Ricial) של חום-Ricial) של טיפול.

אנליזה ואפיון אנליטי

זיהוי נכון של שבר בין-גרנרי וקביעת שורשו הוא פונקציה קריטית של הנדסה חומרים וניתוח כישלונות.הכלי העיקרי לעבודה זו הוא סריקה מיקרוסקופית אלקטרונים (SEM) משטח שבר בין-גרידי מראה גרגריים נפרדים, חלקיים, פני השטח על ידי בחינת פני השטח בהגדלת גבוהה, האנליסט יכול לעתים קרובות להבחין בין הגורמים השונים.

• (ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (הקדמה:0) ניתן לכסות את פני השטח (התחילה): 1:1 ניתן לכסות את ההיבטים בשפעים דקים (מיקרו-פלי פחם), המציין כי הכישלון התרחש על ידי הניקיון והצמיחה של ריקנים סביב מצעים דקים של carbide על הגבול.
• (FLT:0)IGF עם מוצרי קורוזיה:FreaLT:1) הפנים מכוסים סרטים חד-חמצני, פקדות קורוזיה, או דפוסים מכווצים בבוץ, המציין חזק SCC או עייפות קורוזיה.

לניתוח סופי של כימיה גבול דגנים, ספקטרום אלקטרוני של אוגוסטר (AES) הוא הטכניקה החזקה ביותר. כי עומק הניתוח הוא רק כמה שכבות אטומיות, AES יכול למדוד ישירות את ריכוז של זיהומים (P, S, סנ, Sb) הסתער על פני השטח השבעה.זוהי הדרך היחידה לאשר באופן סופי את ההתגלמות כגורם השורש.

אסטרטגיות הנדסיות למניעת ומוטיבציה

מניעת שבר בין-גרנראלי דורש גישה משולבת המתייחסת לקומפוזיציה, עיבוד, סביבה ועיצוב.האסטרטגיה הספציפית תלויה במנגנון הדומיננטי.

שליטה על הקומפוזיציה וההתרגשות

האסטרטגיה היעילה ביותר לטווח ארוך למנוע IGF היא לציין פלדה נקייה עם שליטה הדוקה על אלמנטים של חשמלית. עבור יישומים קריטיים כגון טורבינות גדול וכלי לחץ גבוה, מפרטים פלדה לעתים קרובות לכלול מגבלות על P, S, סנ, Sb, וכן השימוש של ריק arc Remelting (VAR) או אלקטרוסאגט (ES) יכול להפחית עוד יותר את רמות הזיהומים ו- microeural מסייע עיבוד גרגר (R).

אופטימיזציה של עיבוד ה-Thermal

טיפול חום תקין הוא המפתח למניעת בידוד IG.

• (ב) בפרשת [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]
• (FLT:0) שיעורי קירור של קונטרול 1:1 באמצעות טווח ההתגלמות המזג כדי להימנע מהפרדה בלתי-מעורפת. Quenching and Weatherating (Q&T) הוא בדרך כלל מעדיף על נורמליזציה ומזג (N&T) עבור ציונים רגישים.
• (FLT:0) מתאים PWHTFLT:1 כדי להקל על הלחץ ואת מזג האוויר מרטן, אבל להבטיח את טמפרטורת PWHT אינה בחלון השבירה.

בקרת איכות הסביבה והעיצוב

כאשר התגלמות סביבתית היא סיכון, המוקד משתנה כדי לשבור את הקשר בין הסביבה לבין פני השטח פלדה.

• (ב) ⁇ :0 (ב) ו-Lenings:FreaLT:1) ציפויים מוגנים (למשל, תרסיס תרמי, קליטה) יכולים למנוע מינים קורוזיים להגיע למצע.
• (FLT:0) Inhibitors and Chemical Control:FreaLT:1) הוספת מעכבי קורוזיה לעבד נוזלים או לשלוט ב- pH, חמצן, ורמות כלור יכולים להפחית באופן דרסטי את הרגישות של SCC.
• (FLT:0)Stress Reductionve: 1FLT:1 מדגיש סובסידיות מ Welding ויוצר הם נהגים מרכזיים של SCC והוא טיפול בחום מתח, הצצה כדי לגרום ללחץ דחיסה מועיל על פני השטח, או פשוט refining הגיאומטריה הנולד כדי להפחית את הריכוזים הם אסטרטגיות מידבקות יעילות.
• (FLT:0Cathodic Protection (CP): CP:FIRLT:1 CP הוא מאוד יעיל למנוע קורוזיה כללית ו-SCC, אבל יש ליישם אותו בזהירות. Overprotection (פוטנציאל שלילי שלילי בלתי פוסק) יכול לייצר מימן אטומי על פני השטח ולגרום לחיסול מימן, במיוחד בפלדות גבוהות.

מסקנה

שבר ביןגרנרי הוא מצב כשל מורכב שעולה מן המשחק של מתכתלורגיה, מכניקה והסביבה. בין אם מונע על ידי הפרדה שיווי משקל של זרחן פלדה גדול, המשקעים של כרום carbides ב צינור פלדה נטבע, או הפעולה של מימן במהירות גבוהה, IGF מייצג אובדן בסיסי של מנגנוני כפירה דגנים, לעתים קרובות לחץ דם בטוח, או את פעולתו של פלדה קפדנית מאוד, כי הם ביעילות לחץ דם יעיל מאוד, כי הם מכשולים קריטי יעיל, כי הם קריטיים, כי הם ביעילות, כי הם קריטי יעיל מאוד, כי הם קריטי יעיל מאוד, כי הוא יעיל מאוד, כי הוא יעיל מאוד, כי הוא יעיל מאוד, כי הוא יעיל מאוד, כי הוא יעיל מאוד, כי הוא יעיל של תפקוד ברזל יעיל מאוד, כי הוא יעיל מאוד, כי הוא יעיל של תפקוד יעיל של חומר בטוח יעיל מאוד, כי הוא יעיל של פלדה, כי הוא יעיל של חומר ניקוי יעיל של תפקוד יעיל של חומר ניקוי יעיל מאוד, כי הוא יעיל מאוד, יעיל מאוד, כי הוא יעיל מאוד, כי הוא יעיל של חומר ניקוי יעיל של חומר ניקוי יעיל מאוד, כי הוא יעיל של חומר זהירות, כי הוא יעיל מאוד, כי הוא יעיל של חומר זהירות, כי הוא יעיל של חומר זהירות, כי הוא יעיל מאוד, כי הוא יעיל של

עוד ועוד קריאה

עבור מהנדסים וחומרים מדענים המבקשים להעמיק את הבנתם של שבר בין-גרנר, המשאבים הבאים מומלץ:

• ASM International. (2002) ,0.ASM Handbook, Volume 11: כשל ניתוח ומניעתן LT:1 .
• NACE International / AMPP.FLT:0 NACE MR0175 / ISO 15156: נפט וגז טבעי תעשיות - חומרים לשימוש בסביבות H2S המכילות נפט וגז ייצור עופרת 1
• ASTM International.FLT:0ASTM A262: Standard Practices for Detecting Susceptibility to Intergranular Attack in Austenitic Stainless SteelsuaFLT:1
• בריאן, C. L., & Banerji, S. K. (Eds.) (2013).FLT:0Treatise on Materials andamp; Technology, Volume 25: Embrittlement of Engineering AlloysFLT:1.