ไนโตรเจนส่งผลต่อสแตนเลส 316LN อย่างไร

316LN เป็นเวอร์ชันเติมไนโตรเจนซึ่งมีพื้นฐานมาจาก เหล็ก 316L (0.06% ~ 0.08%) เพื่อให้มีลักษณะเช่นเดียวกับ 316L จึงถูกนำมาใช้ในการผลิตส่วนประกอบโครงสร้างอุณหภูมิสูงในเครื่องปฏิกรณ์แบบ Fast Breeder (FBRS) การลดปริมาณคาร์บอนจะช่วยลดความไวต่อการกัดกร่อนที่เกิดจากความเครียดที่เกิดจากการเชื่อมในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนตามมาได้อย่างมาก ปฏิกิริยาระหว่างการคืบ ความล้ารอบต่ำ และความล้าระหว่างการคืบ ถือเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญที่สุดสำหรับส่วนประกอบ FBRS ความแรงที่อุณหภูมิสูงของ สแตนเลส 316L สามารถปรับปรุงเป็นเหล็กกล้าไร้สนิม 316 ได้โดยการผสม 0.06% ~ 0.08% N อิทธิพลของปริมาณไนโตรเจนที่สูงกว่า 0.08% ต่อคุณสมบัติทางกลของเหล็กกล้าไร้สนิม 316L ที่อุณหภูมิสูงจะมีการหารือในบทความนี้

 

องค์ประกอบทางเคมีของสแตนเลส 316LN

เตา	เอ็น	ค	มน	Cr	โม	นิ	ศรี	ส	ป	เฟ
มาตรฐาน	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	–

เหล็กกล้าไร้สนิม 316LN สี่ชุดที่มีปริมาณไนโตรเจน 0.07%, 0.11%, 0.14% และ 0.22% และปริมาณคาร์บอน 0.03% ได้รับการทดสอบเพื่อศึกษาผลกระทบของไนโตรเจนต่อแรงดึง การคืบ ความล้าในรอบต่ำ และการคืบ - คุณสมบัติความล้าของสแตนเลส 316LN การทดลองนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อค้นหาปริมาณไนโตรเจนที่เหมาะสมเพื่อให้ได้คุณสมบัติแรงดึง การคืบ และความล้ารอบต่ำที่ดีที่สุด ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าไนโตรเจนสามารถปรับปรุงความต้านทานแรงดึง การคืบ และความล้าของสเตนเลสออสเตนิติกได้ สาเหตุของการเพิ่มความแข็งแกร่ง ได้แก่ การปรับปรุงสารละลาย ลดพลังงานความผิดพลาดในการซ้อน (SFE) การแข็งตัวของการตกตะกอน การก่อตัวของคอมโพสิต (ตัวถูกละลายคั่นกลาง) การแยกอะตอม และการแข็งตัวตามคำสั่ง เนื่องจากคุณสมบัติการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนที่แตกต่างกัน ไนโตรเจนที่ละลายในสเตนเลสออสเทนนิติกจึงมีปริมาตรการขยายตัวมากกว่าคาร์บอน

นอกเหนือจากปฏิสัมพันธ์แบบยืดหยุ่นระหว่างไนโตรเจนและความคลาดเคลื่อนแล้ว ปฏิกิริยาการเคลื่อนตัวของไฟฟ้าสถิตระหว่างหน้ายังมีอิทธิพลต่อความแข็งแรงอีกด้วย นิวเคลียสการเคลื่อนที่มีลักษณะเฉพาะคือไม่มีอิเล็กตรอนอิสระซึ่งหมายความว่าพวกมันมีประจุบวก อะตอมไนโตรเจนในสเตนเลสออสเทนนิติกมีประจุลบเนื่องจากตำแหน่งของอิเล็กตรอนอิสระใกล้กับอะตอมไนโตรเจนและปฏิกิริยาระหว่างไฟฟ้าสถิตระหว่างการเคลื่อนที่และอะตอมไนโตรเจน

พลังงานยึดเหนี่ยวที่มีประสิทธิผลระหว่างอะตอมไนโตรเจนและความคลาดเคลื่อนจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของปริมาณไนโตรเจนในเหล็กออสเทนนิติก แต่ความสัมพันธ์ของคาร์บอนไม่ชัดเจน ในเหล็กออสเทนนิติก ไนโตรเจนคั่นระหว่างหน้ามีปฏิกิริยากับองค์ประกอบทดแทนและมีแนวโน้มที่จะสร้างองค์ประกอบอะตอมแทนที่คั่นระหว่างหน้า สารประกอบจับกับธาตุทางด้านซ้ายของ Fe ในตารางธาตุได้ง่าย เช่น Mn, Cr, Ti และ V มีความสัมพันธ์กันอย่างมากระหว่างคุณสมบัติของพันธะระหว่างอะตอม (นั่นคือ การวางแนวเทียบกับการไม่มีทิศทาง) และความใกล้ชิดของพันธะที่อยู่ติดกัน อะตอมในระบบโลหะผสมหลายองค์ประกอบ พันธะระหว่างอะตอมของโลหะเอื้อต่อการจัดลำดับระยะสั้น ซึ่งเป็นพันธะของอะตอมของธาตุต่างๆ โพลาไรเซชันระหว่างอะตอมช่วยอำนวยความสะดวกในการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนโควาเลนต์ซึ่งเป็นพันธะระหว่างอะตอมขององค์ประกอบเดียวกัน คาร์บอนส่งเสริมการรวมตัวของอะตอมทดแทนในสารละลายของแข็งที่มีธาตุเหล็ก ในขณะที่ไนโตรเจนเอื้อต่อการจัดลำดับระยะสั้น

โดยทั่วไป ความแข็งแรงของผลผลิต (YS) และความต้านทานแรงดึงสูงสุด (UTS) ของ 316ล สแตนเลสได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญโดยการผสมไนโตรเจน 0.07% ~ 0.22% ความแข็งแรงเพิ่มขึ้นถูกพบในการทดสอบทั้งหมดในช่วงอุณหภูมิ 300 ~ 1123K การเสื่อมสภาพของความเครียดแบบไดนามิกถูกสังเกตภายในช่วงอุณหภูมิที่จำกัด ช่วงอุณหภูมิของการเสื่อมสภาพของความเครียดแบบไดนามิก (DSA) จะลดลงตามการเพิ่มขึ้นของปริมาณไนโตรเจน