Effect of short duration solution treatment at temperatures below 1000 °C on σ ‐phase precipitation in a super duplex stainless steel alloy Wirkung einer kurzen Lösungsglühdauer bei Temperaturen unter 1000 °C auf die Ausscheidung von σ ‐Phasen in einem Super‐Duplexstahl

• Published in: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik Vol. 49; no. 5; pp. 530 - 537
• Main Authors: Cojocaru, V.D., Şerban, N., Angelescu, M.L., Cojocaru, E.M., Cinca, I., Răducanu, D., Vintilă, A.N.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: 01-05-2018
• ISSN: 0933-5137; 1521-4052
• DOI: 10.1002/mawe.201700280

Super duplex stainless steel alloys are characterized by a high content of chromium, nickel, molybdenum and nitrogen. In these steels, the main role of chromium, nickel and molybdenum alloying elements is to increase corrosion resistance. Increased mechanical properties are obtained by adding nitrogen, which promotes structural hardening. The microstructure of super duplex stainless steels consists of a mixture of ferrite and austenite phases, while other phases are also formed, such as: sigma, chi, chromium nitride, carbides and secondary austenite. All secondary phases are considered deleterious phases due to their negative effect on corrosion resistance and mechanical properties. The precipitation formation mechanism of the sigma phase assumes depletion of chromium and molybdenum from the matrix, worsening the alloy properties. The aim of the present work is to show the microstructural changes occurring during a short duration (10 minutes) solution treating of an UNS S32760/1.4501/F55 alloy, three temperatures being considered: 800 °C, 900 °C and 1000 °C. Scanning electron microscopy (energy dispersive spectroscopy and electron backscattered diffraction) was used for quantifying the alloying elements distribution, to distinguish between the observed phases, and to better understand the evolution of each phase.
Super‐Duplexstahl‐Legierungen zeichnen sich durch einen hohen Gehalt an Chrom, Nickel, Molybdän und Stickstoff aus. In diesen Stählen sind die Legierungselemente Chrom, Nickel und Molybdän verantwortlich dafür, die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen. Verbesserte mechanische Eigenschaften werden durch Zugabe von Stickstoff erreicht, was die Verfestigung fördert. Die Mikrostruktur von Super‐Duplexstahl besteht aus einer Mischung von Ferrit und Austenit Phasen, während andere Phasen gleichfalls gebildet werden: Sigma, Chi, Chromnitrid, Karbide und Sekundär‐Austenit. Alle sekundären Phasen werden aufgrund ihrer negativen Auswirkungen auf die Korrosionsbeständigkeit und die mechanischen Eigenschaften als schädigende Phasen betrachtet. Der Ausscheidungsbildungsmechanismus der Sigma‐Phase hat eine Verarmung von Chrom und Molybdän in der Matrix zur Folge, was die Legierungseigenschaften verschlechtert. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die mikrostrukturellen Veränderungen zu zeigen, die während einer kurz dauernden (10 Minuten) Lösungsbehandlung einer UNS S32760/1.4501/F55 Legierung auftreten, wobei drei Temperaturen in Betracht gezogen werden: 800 °C, 900 °C und 1000 °C. Rasterelektronenmikroskopie (Energiedispersive Spektroskopie und Elektronenrückstreu‐Beugung) wurde verwendet, um die Verteilung der Legierungselemente zu quantifizieren mit dem Ziel, zwischen den betrachteten Phasen zu unterscheiden und die Evolution der einzelnen Phasen besser zu verstehen.