Chuma cha pua cha super duplex SAF 2507 (SAF 2507 Super Duplex Stainless Steel, SDSS) ni chuma cha pua cha duplex chenye kiwango kikubwa cha aloi ambacho kina awamu za ferrite na austenite kwa pamoja na hutumiwa kuunganisha uimara mkubwa wa kimitambo na ustahimilivu mkubwa dhidi ya kutu ya ndani. Utafiti huu ulichunguza kwa majaribio jinsi joto la solution annealing na muda wa kushikilia katika SAF 2507 iliyomiminwa kwenye ukungu wa mchanga vinavyoathiri kuyeyuka kwa awamu hatari ya σ, na jinsi kuongezwa kwa kiasi kidogo cha elementi za rare earth, hasa cerium (Ce), kunavyobadilisha mikrostruktura, tabia ya mvutano, ugumu wa kuvumilia pigo, ugumu na ustahimilivu dhidi ya kutu.

Castings tatu zililinganishwa: aloi ya kawaida isiyo na rare earth (STD), L-RE yenye takriban %0,0086 Ce na H-RE yenye takriban %0,0162 Ce. Sampuli zilifanyiwa solution annealing katika 950–1150°C na kwa muda wa kushikilia wa 0–120 dakika. Katika aloi ya kawaida, awamu ya σ iliyeyuka kabisa katika 1050°C baada ya 30 dakika au katika 1100°C mara tu kiini cha sampuli kilipofikia joto lengwa. Kuongezwa kwa rare earth, hasa katika joto la chini zaidi, kulipunguza kiasi cha awamu ya σ, kukaongeza uwiano wa austenite na kuboresha uthabiti wa mikrostruktura.

Ingawa kuongezeka kwa awamu ya σ kuliongeza ugumu, kulidhoofisha kwa kiasi kikubwa nguvu ya mvutano, unyumbufu, nishati ya pigo na ustahimilivu dhidi ya kutu. Aloi ya H-RE, ikilinganishwa na castings nyingine, iliongeza ultimate tensile strength kwa takriban 75 MPa (%10) na yield strength kwa takriban 30 MPa (%6); elongation at fracture iliongezeka karibu mara mbili wakati awamu ya σ ilikuwa chini ya %15. Katika majaribio ya kutu, upotevu wa massa wa kiwango cha g/m² chache katika sampuli zilizokuwa solution-annealed kikamilifu ulikaribia takriban 1500 g/m² awamu ya σ ilipozidi %30. Utafiti haukuthibitisha moja kwa moja scale-up kwa vipengele vyote vizito vya viwandani; waandishi wanapendekeza kwamba mabadiliko ya mikrostruktura yanayotegemea unene wa sehemu yachunguzwe kando katika siku zijazo.

Kwa nini SAF 2507 na kwa nini vipande vinene vya cast?

Vyuma vya pua vya duplex hutoa uwiano imara kati ya nguvu kubwa ya kimitambo, unyumbufu na ustahimilivu dhidi ya kutu kutokana na mikrostruktura yao ya awamu mbili ambayo ina ferrite na austenite kwa pamoja. SAF 2507 ni mwakilishi wa kawaida wa daraja la super duplex lenye thamani ya PREN zaidi ya 40 na ni muhimu kwa vipengele vinavyotumiwa katika mazingira makali kama mafuta na gesi, miundo ya baharini, kemikali na desalination.

Tatizo kuu katika utengenezaji wa vipande vya sehemu nene kwa sand casting ni kasi ya kupoa. Kiini cha sehemu kinapopoa polepole zaidi kuliko uso, nyenzo inaweza kubaki kwa muda mrefu zaidi katika wigo wa joto unaofaa kwa precipitation ya awamu hatari za pili zilizo na chromium na molybdenum nyingi, kama σ na χ. Chanzo kinaeleza kwamba hasa katika 700–1000°C, awamu ya σ, awamu ya χ, austenite ya pili, nitrides na carbides zinaweza kutokea.

Kwa Nini Awamu ya σ ni Tatizo Muhimu la Mikrostruktura kwa SAF 2507?

Awamu ya σ ni awamu ya intermetallic iliyo na chromium na molybdenum nyingi, ngumu na brittle; inapoundwa ndani ya SAF 2507, huharibu mgawanyo wa elementi za aloi katika matrix inayozunguka, hurahisisha kuanzishwa kwa nyufa na hupunguza tabia ya pigo/mvutano pamoja na ustahimilivu dhidi ya kutu. Kwa hiyo, lengo kuu la mchakato katika utafiti huu si kusawazisha tu uwiano wa ferrite–austenite, bali kuyeyusha awamu ya σ kikamilifu iwezekanavyo.

Uundaji na kuyeyuka kwa awamu ya σ

Chanzo kinaonyesha kwamba awamu ya σ ni bidhaa ya mabadiliko inayoweza kuundwa kutoka ferrite pamoja na austenite na kwamba nucleation yake hutokea ndani ya ferrite. Katika uchunguzi wa SEM, kwa takriban %10 awamu ya σ, nucleation ilionekana hasa katika mipaka ya nafaka za ferrite na, precipitation ilipoendelea, ikaenea kuelekea interfaces za ferrite–austenite.

Awamu ya σ kwa kiasi kikubwa ilionyesha morfolojia ya blocky, na miundo inayofanana na matumbawe ilionekana katika baadhi ya maeneo. Katika aloi zilizoongezwa rare earth, iliripotiwa kwamba awamu ya σ ilielekea kuwa na maumbo compact zaidi, ya mstari na yenye mpangilio zaidi. Maeneo madogo angavu yaliyoonekana karibu yalitambuliwa kuwa austenite ya pili.

Lengo la solution annealing

Solution annealing ni matibabu ya joto la juu yanayotumika kuyeyusha tena awamu za pili zisizohitajika ndani ya matrix kuu ya ferrite–austenite ili kupata mikrostruktura iliyo na uwiano bora na yenye ustahimilivu mkubwa dhidi ya kutu. Hapa si joto pekee, bali pia muda ambao sampuli hukaa katika joto lengwa, unaoamua kinetics ya mabadiliko ya awamu.

Katika utafiti, kiasi cha awamu ya σ kilipungua haraka kadiri joto lilivyoongezeka kutoka 950°C hadi 1150°C na muda wa kushikilia ulivyoongezeka. Iliripotiwa kwamba kasi kubwa zaidi ya mabadiliko ilitokea kati ya 1000–1050°C na hasa ndani ya 30 dakika za kwanza.

Awamu ya σ Iliyeyuka Kabisa Katika Hali Gani ya Matibabu ya Joto?

Katika casting ya kawaida ya SAF 2507, uchanganuzi wa picha wa kiasi ulionyesha kwamba awamu ya σ iliyeyuka kabisa kwa kushikiliwa katika 1050°C kwa 30 dakika au katika 1100°C mara tu kiini cha sampuli kilipofikia joto lengwa; katika joto la chini zaidi, kuyeyuka hakukukamilika.

Uwiano wa ferrite–austenite

Katika casting ya STD, uwiano wa ferrite uliongezeka kwa mwelekeo wa sigmoidal kadiri joto na muda wa kushikilia ulivyoongezeka. Chanzo kinaeleza tabia hii kwa njia mbili: kuyeyuka tena kwa awamu ya σ ndani ya ferrite na kusogea kwa thermodynamic equilibrium ya ferrite–austenite kuelekea ferrite kadiri joto linavyoongezeka.

Uwiano wa austenite kwa ujumla ulipungua kadiri joto na muda vilivyoongezeka. Takriban %50 ya austenite kwa ujazo ilipatikana kwa kushikilia katika 1000°C kwa 15 dakika au kwa kufikia joto la kiini la 1050°C. Matokeo haya yanaonyesha kwamba uwiano wa awamu unaotakiwa haupatikani kwa kuchagua tu joto la juu zaidi linalowezekana la annealing, bali kwa kurekebisha kwa pamoja mchanganyiko wa joto–muda.

Jukumu la elementi za rare earth

Mbinu ya rare earth katika utafiti huu inategemea hasa cerium. Katika muktadha wa fasihi imejadiliwa kwamba elementi za rare earth zinaweza kupunguza segregation wakati wa solidification, kuunda inclusions za oxide/oxysulfide zenye kiwango kikubwa cha kuyeyuka na kubadilisha kinetics ya precipitation inayodhibitiwa na diffusion ya awamu kama σ/χ.

Katika matokeo ya majaribio, castings za L-RE na H-RE zilionyesha uwiano wa ferrite uliokuwa chini kidogo na austenite uliokuwa juu kidogo kuliko STD katika muda wa kushikilia wa 30 dakika. Tofauti muhimu zaidi ilionekana katika awamu ya σ; sampuli zenye rare earth zilikuwa na kiasi kidogo cha awamu ya σ, hasa katika joto la chini la annealing.

Hata hivyo, ni muhimu kwamba tofauti kati ya uwiano wa awamu za mikrostruktura za L-RE na H-RE zilikuwa ndani ya uncertainty ya majaribio. Hili linaonyesha kwamba karibu kuzidisha mara mbili kiasi cha Ce hakukuboresha uwiano wa awamu kwa kiwango hicho hicho.

Hali tatu za kemikali zilizotumiwa katika jaribio

Chanzo kinaeleza kwamba castings zote tatu zilibaki ndani ya mahitaji ya kikemia ya SAF 2507 na kwamba thamani za PREN zilikuwa zaidi ya 40.

Castings zilitengenezwa vipi?

Katika kila melting, takriban 500 kg ya scrap ya chuma cha pua cha duplex SAF 2205 ilitumika kama malighafi ya kuanzia na nyenzo iliyeyushwa kwa saa moja katika 1600°C chini ya mazingira ya kinga. Kwa casting ya STD, takriban 12,5 kg ya ferrochrome, 0,7 kg ya ferromolybdenum na 1,8 kg ya nickel ziliongezwa ili kufikia muundo lengwa wa SAF 2507.

Mchanganyiko ulihomogenishwa katika 1600°C kwa 30 dakika kwa electromagnetic stirring, sampuli ikachukuliwa kwa uchanganuzi wa kikemia na deoxidation ikafanywa kwa takriban 1 kg ya aluminium. Kisha joto la casting lilipunguzwa hadi 1590°C na chuma kikamiminwa katika ukungu wa mchanga unaojazwa kutoka chini.

Katika castings za L-RE na H-RE mlolongo uleule wa mchakato ulihifadhiwa; kwa kudhani takriban %40 ya efficiency ya addition, takriban 0,25 kg na 0,55 kg ya ferroalloy yenye rare earth ziliongezwa mtawalia.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Matrix ya matibabu ya joto

Uainishaji wa mikrostruktura

Sampuli za metallography za 20×20×10 mm zilikatwa kutoka kwenye fimbo zilizofanyiwa matibabu ya joto. Sampuli zilietchwa kwa reagent ya Murakami na kuchunguzwa kwa darubini ya macho Zeiss Axio Vert.A1.

Kutoka kila sampuli, angalau micrographs 10 za uwakilishi zilipatikana katika ukuzaji wa 100×; pia ukuzaji wa 200×, 500× na 1000× ulitumika kwa baadhi ya sifa. Uwiano wa awamu uliamuliwa kwa ImageJ 1.53a na kwa mujibu wa mbinu ya ASTM E562.

Ili kuchunguza kwa undani zaidi morfolojia ya awamu za pili, Zeiss Evo 40 SEM na mfumo wa Oxford INCA X-Sight EDXS vilitumika.

Uchanganuzi wa EDX ulionyesha nini?

Uwiano wa (Cr+Mo)/Ni uliopimwa ndani ya ferrite unaonekana kuongezeka pamoja na uwiano wa awamu ya σ; chanzo kinaeleza hili zaidi kwa ukweli kwamba sampuli zilizolinganishwa zilikuwa zimefanyiwa solution annealing kwa kiwango kinachoongezeka, badala ya uundaji wa awamu ya σ. Awamu ya σ inapoyeyuka, Cr na Mo hurudi kwenye ferrite.

Hakukuonekana mwelekeo wazi sawa katika muundo wa austenite. Upimaji wa moja kwa moja na wa kuaminika wa kiasi cha elementi za rare earth kwa EDX haukuwezekana ndani ya detection limit ya mbinu kwa sababu ya concentrations zake ndogo sana.

Majaribio ya ugumu

Ugumu wa Vickers ulipimwa kwa kifaa cha Zwick-Roell Durascan 50 kwa mujibu wa ASTM E92-17. Kwa kila sampuli, impressions 16 zilizogawanywa kwenye uso na mzigo wa 30 kgf zilitumika.

Katika aloi ya STD, kuongezeka kwa awamu ya σ kuliongeza ugumu, lakini tofauti wazi ilionekana baada ya takriban %10 ya awamu ya σ kwa ujazo. Kwa kuwa kiasi kidogo cha awamu ya σ kilikuwa na athari ndogo kwa bulk hardness, chanzo kinasisitiza kwamba jaribio la ugumu pekee si la kuaminika kwa kutambua awamu ya σ.

Ugumu wa aloi ya H-RE kwa ujumla ulikuwa juu zaidi katika viwango vyote vya awamu ya σ. Hata hivyo, thamani zote za ugumu zilizopimwa zilibaki chini ya kikomo cha juu cha ASTM A240 kilichotumiwa katika utafiti.

Majaribio ya mvutano

Sampuli za mvutano zilitayarishwa kwa mujibu wa ASTM E8; angalau sampuli mbili zilijaribiwa. Chanzo kinafafanua calibrated diameter kuwa 6 mm, parameter ya urefu wa sampuli kuwa 40 mm na effective gauge length kuwa \(L_0=5D\).

Majaribio yalifanywa katika joto la kawaida kwa mashine ya universal test MTS 810. Katika hatua ya kwanza, hadi 0,7% strain, kasi ya 0,004 (mm/mm)/dakika iliyodhibitiwa kwa extensometer ilitumika, kisha displacement control ya 1 mm/dakika ilitumika hadi fracture.

Awamu ya σ ilibadilisha vipi tabia ya mvutano?

Ultimate tensile strength ilipungua kadiri awamu ya σ ilivyoongezeka. Kupungua kwa nguvu ya mvutano licha ya kuongezeka kwa ugumu kulihusishwa na brittleness ya awamu ya σ na maeneo ya mikrostruktura yenye umbo la sindano/yaliyo magumu ambayo huunda stress concentrations na hivyo kurahisisha kuanza kwa nyufa.

Hakukuonekana correlation wazi na monotonic katika chanzo kati ya yield strength na kiasi cha awamu ya σ. Kwa upande mwingine, elongation at fracture ilipungua haraka kuanzia asilimia chache za awamu ya σ na kufikia viwango vya chini sana karibu %15–20 ya awamu ya σ kwa ujazo.

Aloi ya H-RE Yenye Ce Nyingi Iliboresha Kwa Kiasi Gani Sifa za Kimitambo?

Aloi ya H-RE, ikilinganishwa na castings nyingine, ilionyesha ongezeko la takriban 75 MPa au %10 katika ultimate tensile strength na takriban 30 MPa au %6 katika yield strength; wakati awamu ya σ ilikuwa chini ya %15 kwa ujazo, elongation at fracture iliongezeka karibu mara mbili. Kiwango cha chini cha rare earth katika aloi ya L-RE hakikuleta tofauti iliyo wazi kwa kiwango hicho katika tabia ya mvutano ikilinganishwa na STD.

Sampuli zilizokidhi viwango

Katika kulinganisha na ASTM A890 na ASTM A995, iliripotiwa kwamba ni sampuli zilizokuwa solution-annealed kikamilifu pekee zilizokidhi mahitaji ya chini ya sifa za mvutano. Matokeo haya yanaonyesha kwamba awamu ya σ si maelezo madogo tu ya mikrostruktura, bali ni awamu inayoathiri vigezo halisi vya kukubalika vya kihandisi.

Nyuso za fracture za mvutano

Katika sampuli zisizo na awamu ya σ, necking dhahiri na morfolojia ya kawaida ya ductile fracture ya cup-and-cone zilionekana. Awamu ya σ ilipoongezeka, necking ilipungua; katika viwango vya juu, plastic deformation karibu ilitoweka na fracture ikageuka kuwa na tabia brittle ya cleavage-dominant.

Katika picha za SEM, dimples nyingi zilionekana katika sampuli zilizokuwa solution-annealed kikamilifu, maeneo ya dimple na cleavage yalionekana pamoja katika viwango vya kati vya awamu ya σ, na katika awamu ya σ ya juu cleavage na intergranular cracks zilitawala.

Katika sampuli zenye rare earth, inclusions za oxide za rare earth zilionekana katikati ya baadhi ya dimples, lakini hazikubadilisha mekanizimu kuu ya fracture.

Jaribio la Charpy V-impact

Sampuli za impact zilitayarishwa kwa mujibu wa geometri ya ASTM E23 katika 10×10×55 mm, V-notch ya 45° ikatumika na angalau sampuli nne zikajaribiwa kwa kila hali. Majaribio yalifanywa katika joto la kawaida kwa pendulum ya Galdabini CH/30 yenye uwezo wa 295 J na kwa kasi ya impact ya 5,5 m/s.

Nishati ya impact iliyofyonzwa ilipungua kwa kasi sana kadiri awamu ya σ ilivyoongezeka. Chanzo kinaeleza kwamba hata asilimia chache za awamu ya σ zinaweza kusababisha kupungua sana kwa toughness hadi chini sana ya viwango vinavyokubalika vya kihandisi.

Aloi ya L-RE katika viwango vya chini vya awamu ya σ inaweza kuonyesha nishati ya impact iliyokuwa chini kwa makumi kadhaa ya joule kuliko STD. Aloi ya H-RE kwa ujumla ilionyesha tabia bora zaidi ya impact hasa katika uwiano wa chini wa awamu ya σ. Zaidi ya takriban %15 ya awamu ya σ, athari ya embrittlement ya awamu ya σ ilitawala athari ya alloy addition.

Jaribio la kutu

Sampuli za kutu zilitayarishwa kwa vipimo vya 50×20×10 mm, kingo zikazungushwa na nyuso zikapolishwa hadi 1200 grit. Jaribio la ferric chloride pitting la ASTM G48 Method A lilitumika na upotevu wa massa ukalinganishwa na kikomo cha kukubalika cha NORSOK M-630.

Katika viwango vya chini vya awamu ya σ, L-RE ilionyesha ustahimilivu bora dhidi ya kutu kuliko STD, huku H-RE ikionyesha tabia inayofanana sana na L-RE. Hivyo, ongezeko la ziada lililoonekana kwa upande wa H-RE katika sifa za kimitambo halikuendelea kwa namna hiyo hiyo katika ustahimilivu dhidi ya kutu.

Mekanizimu ya kutu

Hakukuonekana dalili ya kutu ya macroscopic katika sampuli zilizokuwa solution-annealed kikamilifu, ilhali katika sampuli zenye awamu ya σ kulionekana uvimbe wa uso, mashimo na attack iliyokuwa ikiendelea chini yake.

Katika sehemu za SEM, awamu ya σ iliyo na Cr na Mo nyingi ilifanya kazi kama cathode, huku maeneo ya ferrite yaliyo jirani yakiyeyuka kama anode. Dissolution hii ya ndani inaweza kuanza karibu na awamu ya σ na kuendelea hadi vipande vya nyenzo kujitenga.

Inclusions za oxide za rare earth zilizo karibu na uso hazikuonekana kufanya kazi kama waanzilishi wa pit. Kuongezwa kwa rare earth hakukubadilisha mekanizimu kuu ya kutu; lakini kulipunguza upotevu wa jumla wa massa hasa katika uwiano wa chini wa awamu ya σ.

Matokeo yanayoungwa mkono na utafiti

• Joto na muda wa solution annealing hudhibiti moja kwa moja kuyeyuka kwa awamu ya σ katika SAF 2507.
• Katika casting ya STD, awamu ya σ iliyeyuka kabisa katika hali ya 1050°C/30 dakika au 1100°C/0 dakika.
• Kuongezwa kwa rare earth kulipunguza uundaji wa awamu ya σ hasa katika joto la chini na kuongeza uthabiti wa austenite.
• Kadiri awamu ya σ inavyoongezeka, bulk hardness huongezeka; lakini nguvu ya mvutano, unyumbufu na nishati ya impact hupungua.
• Aloi ya H-RE ilionyesha utendaji wa jumla ulio juu zaidi katika sifa za mvutano kuliko STD na L-RE.
• Awamu ya σ iliongeza kwa kiasi kikubwa upotevu wa massa kutokana na kutu.
• Kuongezwa kwa rare earth kuliboresha ustahimilivu dhidi ya kutu katika viwango vya chini vya awamu ya σ.
• Kwa vigezo vya kukubalika katika utafiti huu, ni sampuli zilizokuwa solution-annealed kikamilifu pekee zilizokidhi mahitaji yote ya utendaji.

Matokeo yasiyoungwa mkono na utafiti

• Haikuonyeshwa kwamba kadiri kiasi cha Ce kinavyoongezeka, sifa zote huboreka mfululizo kwa mstari.
• Hakukuonyeshwa faida ya ziada iliyo wazi ya H-RE dhidi ya L-RE katika ustahimilivu dhidi ya kutu.
• Haikuonyeshwa kwamba kipimo cha ugumu kinaweza kutambua kwa kuaminika kiasi kidogo cha awamu ya σ.
• Utafiti huu hauthibitishi kwamba muda uleule wa matibabu ya joto unatumika katika unene wote halisi wa kuta za viwandani.
• Haikuonyeshwa kwamba kuongezwa kwa rare earth huondoa hitaji la solution annealing pale awamu ya σ inapokuwepo.
• Matokeo yaliyopatikana kutoka kwenye fimbo za maabara hayawezi kujumlishwa moja kwa moja kwa kila geometri au kila mchakato wa casting.

Je, Kuongezwa kwa Rare Earth Kunaweza Kuchukua Nafasi ya Matibabu ya Joto katika Castings Nene za Viwandani za SAF 2507?

Hapana. Ingawa utafiti unaonyesha kwamba kuongezwa kwa rare earth kunaweza kupunguza uundaji wa awamu ya σ na kuboresha baadhi ya sifa za kimitambo/kutu, unaeleza pia kwamba utendaji wa jumla unaokubalika ulipatikana tu katika sampuli zilizokuwa solution-annealed kikamilifu; waandishi pia wanaeleza kwamba kwa scale-up ya kuaminika kwenda kwenye vipengele halisi vinene, mabadiliko ya mikrostruktura yanayotegemea unene wa sehemu yanapaswa kuchunguzwa kwa utaratibu katika siku zijazo.

Nguvu za utafiti

Kulinganisha castings za STD, L-RE na H-RE katika mfumo uleule wa msingi wa SAF 2507 kwa mfululizo uleule wa matibabu ya joto na characterization kuliwezesha athari za muundo wa kikemia na matibabu ya joto kutathminiwa ndani ya mfumo mmoja wa majaribio.

Kiasi cha awamu hakikutathminiwa kwa ubora pekee kwa picha za darubini; kilifanywa cha kiasi kwa uchanganuzi wa picha na kuhusishwa na data za ugumu, mvutano, impact, macro/SEM fractography na kutu ya ASTM G48. Kwa njia hii, athari ya awamu ya σ kwa utendaji ilifuatiliwa bila kutegemea njia moja tu ya majaribio.

Mapungufu makuu ya kimethodolojia

Chanzo hakina sehemu tofauti ya “Limitations”. Hata hivyo, pendekezo la waandishi kwa utafiti wa baadaye linaonyesha wazi kikomo muhimu: matibabu ya joto yalifanywa kwenye fimbo za 30×30×250 mm zilizotolewa kutoka kwenye castings kubwa. Kwa kuwa kinetics ya kupashwa na kupoa katika viini vya vipengele halisi vya viwandani inaweza kubadilika kulingana na unene wa sehemu, haijathibitishwa kwamba matokeo yale yale yatapatikana moja kwa moja katika vipengele vinene zaidi.

Chanzo pia kinaeleza kwamba, kwa sababu concentrations za rare earth ni ndogo sana, EDXS haikuweza kupima kwa kuaminika moja kwa moja mgawanyo wa Ce/La kwa kiasi.

Kikomo kingine ni kwamba katika sehemu muhimu ya grafu za kimitambo na kutu, makala chanzo haitoi jedwali tofauti za raw data points. Kwa hiyo, kutengeneza baadaye jedwali mpya za data zenye usahihi mkubwa kutoka kwenye grafu si sahihi kisayansi.

Utafiti wa baadaye

Pendekezo kuu la waandishi kwa utafiti wa baadaye ni kuchunguza kwa utaratibu mabadiliko ya mikrostruktura kulingana na unene wa sehemu. Lengo ni kuhamisha kwa kuaminika matokeo ya rare-earth modification na optimization ya solution annealing kwenda kwenye castings kubwa zaidi za viwandani.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Utafiti asilia: Rare earth addition on SAF 2507 Super Duplex Stainless Steel: effect on microstructural evolution and mechanical properties

Waandishi: Francesco Sordetti; Niki Picco; Michele Magnan; Elia Marin; Claudio Maranzana; Alex Lanzutti.

Mwandishi anayewasiliana: Francesco Sordetti.

Affiliations: University of Udine, Polytechnic Department of Engineering and Architecture, Udine, Italy; Facs Fucine S.r.l., Pavia di Udine, Italy; Kyoto Institute of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering, Kyoto, Japan.

Toleo la chanzo lililopakiwa: SSRN preprint.

SSRN: Abstract ID 6910045.

SSRN DOI: 10.2139/ssrn.6910045.

Hali ya peer review ya toleo lililopakiwa: Faili ya preprint ina kauli “not peer reviewed”.

Version-of-record ya sasa iliyopitiwa na wenzao: Materials Today Communications, 2026, article 116157.

DOI ya sasa: 10.1016/j.mtcomm.2026.116157.

Tarehe ya sasa ya uchapishaji: Septemba 2026.

Aina ya uchapishaji: Research article; utafiti wa experimental metallurgy/material characterization.

Hali ya ufikiaji wa version-of-record: Open Access; rekodi ya ScienceDirect inaeleza kwamba iko chini ya leseni ya Creative Commons. Kwa kuwa mwonekano wa bibliografia unaopatikana hauonyeshi aina ndogo kamili ya CC, aina ndogo ya leseni inapaswa kuthibitishwa kando kabla ya kutumia moja kwa moja figure ya publisher.

Nyenzo kuu: SAF 2507 / X2CrNiMoN25-7-4 chuma cha pua cha super duplex.

Castings: STD, L-RE, H-RE.

Ce iliyopimwa: STD %0,0006; L-RE %0,0086; H-RE %0,0162.

La iliyopimwa: STD %0,0002; L-RE %0,0034; H-RE %0,0058.

Utengenezaji wa casting: 500 kg scrap ya SAF 2205 kama malighafi ya kuanzia; melting na homogenization katika 1600°C; sand casting katika 1590°C.

Joto la solution annealing: 950, 1000, 1025, 1050, 1100 na 1150°C.

Muda wa kushikilia: 0, 15, 30, 60 na 120 dakika.

Kasi ya kupasha joto: 200°C/saa.

Kupoa: Kuzima kwa haraka katika maji yanayochanganywa.

Darubini ya macho: Zeiss Axio Vert.A1.

Programu ya picha: ImageJ 1.53a.

Kiwango cha uchanganuzi wa awamu: ASTM E562.

SEM/EDXS: Zeiss Evo 40 + Oxford INCA X-Sight.

Ugumu: Zwick-Roell Durascan 50; ASTM E92-17; 30 kgf; 16 impressions.

Mvutano: ASTM E8; MTS 810; joto la kawaida.

Impact: ASTM E23; sampuli za V-notch za 10×10×55 mm; Galdabini CH/30; 295 J; 5,5 m/s.

Kutu: Jaribio la ferric chloride la ASTM G48 Method A; kulinganisha na NORSOK M-630.

Kuyeyuka kabisa kwa awamu ya σ: Kwa STD 1050°C/30 dakika au 1100°C/0 dakika.

Athari ya H-RE kwa mvutano: Takriban +75 MPa ultimate tensile strength, +30 MPa yield strength; elongation at fracture iliongezeka karibu mara mbili wakati σ<%15.

Matokeo makuu ya kutu: Wakati σ>%30, upotevu wa massa hukaribia takriban 1500 g/m²; utendaji unaokubalika ulipatikana tu katika sampuli zisizo na awamu ya σ.

Ufadhili: Utafiti haukupokea ruzuku maalum ya utafiti kutoka kwa mashirika ya umma, ya kibiashara au yasiyo ya faida.

Shukrani: Giovanni Beltrame na Mirko Miorini walishukuriwa kwa michango yao katika uchanganuzi.

CRediT: Francesco Sordetti — conceptualization, methodology, validation, formal analysis, investigation, writing-original draft; Niki Picco — investigation, writing-review & editing; Michele Magnan — investigation; Elia Marin — investigation, writing-review & editing; Claudio Maranzana — resources; Alex Lanzutti — writing-review & editing, supervision.

Upatikanaji wa data: Hakuna Data Availability Statement tofauti katika preprint iliyopakiwa.

Mgongano wa maslahi: Hakuna sehemu tofauti ya Declaration of Competing Interest katika preprint iliyopakiwa; kutokuwepo kwake hakukudhaniwa.

Kikomo kikuu cha tafsiri: Jaribio linatoa matokeo thabiti ya kulinganisha kwenye sampuli zilizotolewa kutoka castings kubwa za mchanga; hata hivyo, scale-up inayotegemea unene halisi wa sehemu ya viwandani inapaswa kuthibitishwa kando.