Azot 316LN paslanmaz çeliği nasıl etkiler?

316LN, Nitrojen ekleme versiyonudur. 316L çelik (0.06% ~ 0.08%), 316L ile aynı özelliklere sahip olması nedeniyle hızlı üreme reaktöründe (FBRS) yüksek sıcaklıktaki yapısal bileşenlerin üretiminde kullanılmıştır. Karbon içeriğinin azaltılması, daha sonraki korozif ortamlarda kaynak yapılması nedeniyle stres korozyonu çatlamasına duyarlılığı büyük ölçüde azaltır. Sürünme, düşük çevrimli yorulma ve sürünme-yorulma etkileşimi, FBRS bileşenleri için en önemli hususlardır. Yüksek sıcaklık dayanımı 316L paslanmaz çelik 0.06% ~ 0.08% N alaşımı kullanılarak 316 paslanmaz çeliğe geliştirilebilir. 0.08%'den yüksek nitrojen içeriğinin, yüksek sıcaklıkta 316L paslanmaz çeliğin mekanik özellikleri üzerindeki etkisi bu yazıda tartışılacaktır.

 

316LN paslanmaz çeliğin kimyasal bileşimi

Fırın	N	C	Mn	CR	Ay	Ni	Si	S	P	Fe
Standartlar	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	–

Nitrojen içeriği 0,07%, 0,11%, 0,14% ve 0,22% ve karbon içeriği 0,03% olan bu dört grup 316LN paslanmaz çelik, nitrojenin çekme, sünme, düşük döngülü yorulma ve sünme üzerindeki etkilerini incelemek için test edildi -316LN paslanmaz çeliğin yorulma özellikleri. Bu deneyin amacı çekme, sürünme ve düşük çevrimli yorulma özelliklerinin en iyi kombinasyonunu elde etmek için optimum nitrojen içeriğini bulmaktır. Deneysel sonuçlar, nitrojenin östenitik paslanmaz çeliklerin çekme mukavemetini, sünme ve yorulma mukavemetini artırabildiğini göstermektedir. Mukavemetteki artışın nedenleri arasında çözelti iyileştirmesi, azaltılmış istifleme hatası enerjisi (SFE), çökelme sertleşmesi, kompozitlerin oluşumu (arayer çözünen maddeler), atomik ayrışma ve sıralı sertleşme yer alır. Farklı elektron değişim özelliklerinden dolayı östenitik paslanmaz çelikteki çözünmüş nitrojen, karbondan daha büyük bir genleşme hacmine sahiptir.

Azot ve dislokasyon arasındaki elastik etkileşime ek olarak, elektrostatik interstisyel dislokasyon etkileşimi de mukavemeti etkiler. Dislokasyon çekirdekleri, serbest elektronların eksikliği ile karakterize edilir, bu da pozitif yüke sahip oldukları anlamına gelir. Östenitik paslanmaz çeliklerdeki nitrojen atomları, serbest elektronların nitrojen atomlarının yakınındaki konumu ve dislokasyonlar ile nitrojen atomları arasındaki elektrostatik etkileşim nedeniyle negatif yüklüdür.

Nitrojen atomu ile dislokasyon arasındaki etkili bağlanma enerjisi, Ostenitik çelikteki nitrojen içeriğinin artmasıyla artar, ancak karbon için korelasyon açık değildir. Östenitik çeliklerde, ara yer nitrojen, ikame edici elementlerle etkileşime girer ve ara yer değiştirici atomik bileşimler oluşturma eğilimindedir. Bileşik, periyodik tabloda Fe'nin solundaki Mn, Cr, Ti ve V gibi elementlere kolayca bağlanır. Atomlar arası bağın özellikleri (yani yönelime karşı yönelimsizlik) ile bitişik atomların yakınlığı arasında güçlü bir korelasyon vardır. Çok bileşenli bir alaşım sistemindeki atomlar. Metal atomları arasındaki bağlanma, farklı elementlerin atomlarının bağlanması olan kısa mesafeli sıralamayı kolaylaştırır. Atomlar arası polarizasyon, aynı elementin atomları arasındaki bağ olan kovalent elektronların değişimini kolaylaştırır. Karbon, demir bazlı katı çözeltide ikame atomlarının toplanmasını teşvik ederken, nitrojen kısa mesafeli düzenlemeyi kolaylaştırır.

Genel olarak akma dayanımı (YS) ve nihai çekme dayanımı (UTS) 316L paslanmaz çelik, 0.07% ~ 0.22% nitrojenin alaşımlanmasıyla önemli ölçüde iyileştirilir. 300 ~ 1123K sıcaklık aralığında tüm testlerde mukavemet artışı gözlendi. Sınırlı bir sıcaklık aralığında dinamik gerinim yaşlanması gözlemlendi. Dinamik gerinim yaşlanmasının (DSA) sıcaklık aralığı nitrojen içeriğinin artmasıyla azalır.