Come influenza il nitrato l'acciaio inossidabile 316LN?'>Come influenza il nitrato l'acciaio inossidabile 316LN?

316LN è la versione a base di additivo di azoto Acciaio 316L (0,06% ~ 0,08%), in modo che abbia le stesse caratteristiche del 316L, è stato utilizzato nella produzione di componenti strutturali ad alta temperatura nei reattori a breeder rapido (FBRS). La riduzione del contenuto di carbonio riduce notevolmente la suscettibilità ai crack di corrosione da stress a causa della saldatura in ambienti corrosivi successivi. La flessione, la fatica a ciclo ridotto e l’interazione tra flessione e fatica sono le considerazioni più importanti per i componenti dei FBRS. La resistenza ad alta temperatura dei Acciaio inossidabile 316L Può essere migliorata a acciaio inossidabile 316 mediante l’aggiunta di leganti tra lo 0,06% e lo 0,08% N. In questo documento verrà discusso l’influenza del contenuto di azoto superiore allo 0,08% sulle proprietà meccaniche dell’acciaio inossidabile 316L a temperatura elevata.

 

Composizione chimica dell'acciaio inossidabile 316LN

Forno	N	C	Mn	Cr	Mo	Ni	Si	S	P	Fe
Norme	0.06-0.22	0.02-0.03	1.6-2.0	17-18	2.3-2.5	12.0-12.5	≤0.5	≤0.01	≤0.03	–
1	0.07	0.027	1,7	17.53	2.49	12.2	0.22	0.0055	0.013	–
2	0.11	0.033	1.78	17.63	2.51	12.27	0.21	0.0055	0.015	–
3	0.14	0.025	1.74	17.57	2.53	12.15	0.20	0.0041	0.017	–
4	0.22	0.028	1.70	17.57	2.54	12.36	0.20	0.0055	0.018	–

Questi quattro lotti di acciaio inossidabile 316LN con un contenuto di azoto dello 0,07%, dello 0,11%, dello 0,14% e dello 0,22%, e un contenuto di carbonio dello 0,03%, sono stati testati per studiare gli effetti dell’azoto sulle proprietà di trazione, creep, fatica a bassa frequenza e fatica-creep dell’acciaio inossidabile 316LN. Lo scopo di questo esperimento è di trovare il contenuto di azoto ottimale per ottenere la migliore combinazione di proprietà di trazione, creep e fatica a bassa frequenza. I risultati sperimentali mostrano che l’azoto può migliorare la resistenza alla trazione, la resistenza al creep e la resistenza alla fatica degli acciai inossidabili austenitici. Le ragioni dell’aumento della resistenza includono l’intensificazione della soluzione, la riduzione dell’energia delle fessure (SFE), l’indurimento per precipitazione, la formazione di composti (soluti interstiziali), la segregazione atomica e l’indurimento ordinato. A causa delle loro diverse proprietà di scambio di elettroni, l'azoto disciolto nell'acciaio inossidabile austenitico ha un volume di espansione maggiore rispetto al carbonio.

Oltre all’interazione elastica tra azoto e dislocazione, anche l’interazione elettrostatica interstiziale delle dislocazioni influisce sulla resistenza. I nuclei delle dislocazioni sono caratterizzati dalla mancanza di elettroni liberi, il che significa che presentano una carica positiva. Gli atomi di azoto negli acciai inossidabili austenitici sono carichi negativamente a causa della posizione degli elettroni liberi vicino agli atomi di azoto e dell’interazione elettrostatica tra le dislocazioni e gli atomi di azoto.

L’energia di legame effettiva tra l’atomo di azoto e la dislocazione aumenta con l’aumento del contenuto di azoto nell’acciaio austenitico, ma la correlazione non è evidente per il carbonio. Nei metalli austenitici, l’azoto interstiziale interagisce con gli elementi sostitutivi e tende a formare composizioni atomiche di sostituenti interstiziali. Il composto si lega facilmente agli elementi a sinistra del Fe nell’ambito della tavola periodica, come Mn, Cr, Ti e V. C’è una forte correlazione tra le proprietà della legatura interatomica (ossia orientamento versus non orientamento) e la vicinanza degli atomi adiacenti in un sistema multicomponente di leghe. La legatura tra gli atomi metallici facilita l’ordinamento a breve distanza, che è la legatura degli atomi degli stessi elementi. La polarizzazione interatomica facilita lo scambio di elettroni covalenti, la legatura tra gli atomi dello stesso elemento. Il carbonio favorisce l’aggregazione degli atomi di sostituzione nella soluzione solida a base di ferro, mentre l’azoto facilita l’ordinamento a breve distanza.

In generale, la resistenza alla trazione (YS) e la resistenza alla trazione massima (UTS) 316L Gli acciai in acciaio inox sono significativamente migliorati grazie all’aggiunta di 0,07% ~ 0,22% di azoto nell’alluminio. L’aumento della resistenza è stato osservato in tutti i test nel range di temperatura da 300 ~ 1123 K. L’invecchiamento dinamico sotto sforzo è stato osservato entro un range di temperatura limitato. Il range di temperatura dell’invecchiamento dinamico sotto sforzo (DSA) diminuisce con l’aumento del contenuto di azoto.