Austenitic stainless steel AISI 304 was nitrided in a low-pressure RF plasma using pure nitrogen. With a treatment of time of 4.0h at $400^{\circ}C$, the nitrogen-rich layer on the sample was $3\mu\textrm{m}$thick and had a hardness of approximately 4.4 times higher than that of untreated material. XRD data showed that as the process temperature rose from 350∼$450^{\circ}C$, the expanded austenite peaks became more prominent while the austenite peaks became weaker. Expanded austenite was transformed to ferrite and CrN at the treatment of$ 500^{\circ}C$. Langmuir probe measurements showed that electron density decreased above $450^{\circ}C$.
A lot of work is carried out concerning to acicular ferrite formation in the weld metal of high strength and low-alloy steel. Those results are suggesting that oxides that contain titanium elements provides nucleation site of intragranular ferrite, referred as acicular ferrite. Thus, when intragranular ferrite is expected to form in heat-affected zone, oxide containing titanium element should be formed in the steel. However, normal steel is deoxidized by using aluminum element (Al-killed steel) with little oxygen content. It means almost oxygen is deoxidized with aluminum elements. In the present work, in order to form the acicular ferrite in the heat affected zone, with the same concept in the case of weld metal, the steel deoxidized with titanium element (titanium killed-steel) is prepared and the acicular ferrite formation is observed in detail by using laser-conforcal microscopy technique. The confocal technique makes it possible that the morphological change along the phase transformation from austenite to ferrite is in-situ tracked. Thus, the inclusion that stimulated the ferrite nucleation could be directly selected from the observed images, in the HAZ of the Ti-killed steel. The chemical composition of the selected inclusion is analyzed and the nucleation potential is discussed by changing the nucleation site with boron element. The potency for the ferrite nucleation is summarized and the existence of effective and ineffective manganese sulfide for nucleation is made clear.
In this study, we investigated the precipitation behavior of the R-phase precipitated at the initial stage of aging and its effect on the pitting corrosion of 25%Cr-7%Ni-4%Mo super duplex stainless steel. The R-phase in super duplex stainless steel was mainly precipitated at the interface of ferrite/austenite phases and inside of the ferrite phase during the initial stage of aging, and it was transformed into the ${\sigma}$-phase with an increase in aging time. The ferrite phase was decomposed into a new austenite phase and ${\sigma}$-phase. The R phase was an intermetallic compound, which represented a lower Ni and higher Mo than the matrix, and also had a higher Mo and Cr concentration than the ${\sigma}$ phase. With an increasing aging time, the pitting potential $E_p$ was increased slowly by the precipitation of the R-phase, and it was then steeply decreased by the precipitation of the ${\sigma}$-phase. The R-phase was decreased the pitting potential, but its effect was smaller than effect of ${\sigma}$-phase.
In this study, we investigated the precipitation behavior of the R-phase precipitated at the initial stage of aging and its effects on the mechanical properties of 25%Cr-7%Ni-2%Mo-4%W super duplex stainless steel. The R-phase was mainly precipitated at the interface of ferrite/austenite phases and inside of the ferrite phase during the initial stage of aging. It was transformed into the ${\sigma}$-phase with an increase of the aging time. The ferrite phase was decomposed into a new austenite(${\gamma}_2$)phase and the ${\sigma}$-phase by an aging treatment. The R phase was an intermetallic compound showing higher molybdenum and tungsten concentrations than the matrix and also showed higher molybdenum and tungsten concentrations than the ${\sigma}$ phase. In the initial stage of aging, precipitation of the R-phase did not change the hardness, the strength and the elongation. The hardness and the strength increased upon a longer aging time, but the elongation rapidly decreased. These results show that the R-phase did not significantly affect the hardness and the strength, though it did influence the elongation.
This study was carried out to investigate the precipitation behavior of ${\chi}$ phase and effect of ${\chi}-phase$ which precipitated at the initial stage of aging on mechanical properties of 25%Cr-7%Ni-4%Mo-0.2%N super duplex stainless steel. ${\chi}-phase$ was precipitated mainly at the interface of ferrite / austenite phases and inside of the ferrite phase at the initial stage of aging, and it was transformed into ${\sigma}-phase$ with an increase of aging time. The ferrite phase was decomposed into new $austenite({\gamma}_2)phase$ and ${\sigma}-phase$ by aging treatment. The hardness and tensile strength of the initial stage of aging when ${\chi}-phase$ was precipitated did not changed considerably, while elongation rapidly decreased. Accordingly, it is considered that ${\chi}-phase$ didn't affect the hardness and strength significantly, but it affected the elongation.
We were studied to the effect of alloying element and retained austenite on a mechnical properties and that used steels were composed three types composition. According to the soaking temperature, a retained austenite was pricipitated in the bainitic ferrite matrix and it was pricipitated to a flake type of about $2{\mu}m$, a mixture of massive and bar type and a flake type of about $1{\mu}m$ size. Through x-ray diffraction analysis, the amount of retained austenite was increased with addition of Si and Ni for equal heat treatment condition and it was best abundanted in the soaking temperature of $855^{\circ}C$. The balance value of strength and elongation were complexly controlled not only a retained austenite formation but also a formation characteristic and shape of the retained austenite and bainite. The balance value of strength and elongation were most satisfactory obtained with "B" and "C" specimens in a firstly heat treated at $855^{\circ}C$ and the best result was that a $2840kg/mm^2.%$ with the heat teratment condition of $855^{\circ}C-400^{\circ}C$ used for "C" specimen.
In the coarse grain HAZ adjacent to the fusion line, most of the TiN particles in conventional Ti added steel are dissolved and austenite grain growth is easily occupied during welding process. To avoid this difficulty, thermal stability of TiN particle is improved by increasing the nitrogen content in steel. In this study, the effect of high nitrogen TiN particle on preventing austenite grain growth in HAZ was investigated. Increased thermal stability of TiN particle is helpful for preventing the austenite grain growth by pinning effect. High nitrogen TiN particle in simulated HAZ were not dissolved even at high temperature such as 1400 C and prevented the austenite grain growth in simulated HAZ. Owing to small austenite grain size in HAZ the width of coarse grain HAZ in high nitrogen TiN steel was decreased to 1/10 of conventional TiN steel. Even high heat input welding, the microstructure of coarse grain HAZ consisted of fine polygonal ferrite and pearlite and toughness of coarse grain HAZ was significantly improved.
The metallurgical and mechanical characteristics, toughness and corrosion resistance of dissimilar welds between super duplex stainless steel UNS S32750 and carbon steel ASTM A516Gr.70 have been evaluated. Three heat inputs of 21.12, 24.00, 26.88kJ/cm were employed to make joints of dissimilar metals with flux cored arc welding(FCAW). Based on microstructural examination, vermicular ferrite was formed in the first layer of weld at low heat input(21.12kJ/cm) and $Cr_{eq}/Ni_{eq}$ of 1.61 while acicular ferrite was formed in last layer of weld at high heat input(26.88kJ/cm) and $Cr_{eq}/Ni_{eq}$ of 1.72. Ferrite percentage in dissimilar welds was lowest in the first layer of weld regardless of heat inputs and it gradually increased in the second and third layers of weld. Heat affected zone showed higher hardness than the weld metal although reheated zone showed lower hardness than weld metal due to the formation of secondary austenite. Tensile strengths of dissimilar welds increased with heat input and there was 100MPa difference. The corrosion test by ferric chloride solution showed that carbon steel had poor corrosion resistance and pitting corrosion occurred in the first layer(root pass) of weld due to the presence of reheated zone where secondary austenite was formed. The salt spray test of carbon steel showed that the surface only corroded but the amount of weight loss was extremely low.
To enhance the machinability of the austenite stainless alloys, Mn and S were added to form MnS in the austenite matrix. Recently, Ca is also added to increase machinability. The alloying elements, such as C, Mn, S, Ca, and Al, are known to affect machinability, but those roles are not well understood. In this study, the ingots, controlled of alloying elements, C, Mn, S, Ca, Al, were prepared in the 304 stainless steel. The relationship between microstructure and machinability was compared to understand the role of alloying elements. It was proved that Mn and S enhanced machinability but C reduced it by analyzing cutting force on machining in the lathe. The alloying elements, Ca and Al, made a complex oxide compound of Mn-S-Ca-Al-Si-O, which results in increasing tool life. The ferrite volume fraction was changed with alloying elements and the effect of the ferrite fraction on machining was also discussed.
Cho, Dong Min;Park, Jin-seong;Hong, Seung Gab;Hwang, Joong-Ki;Kim, Sung Jin
Journal of Surface Science and Engineering
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v.54
no.3
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pp.102-111
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2021
The corrosion behaviors of laser-welded super duplex stainless steel tubes with post-weld heat treatment(PWHT) conditions(950, 1000, 1050, 1100 ℃ for 5 and 30 min) were evaluated by electrochemical potentiodynamic polarization and critical pitting temperature measurements. This study showed that the critical metallurgical factors affecting the degradation of corrosion resistance of a steel tube in as-welded condition were the unbalanced phase fraction(ferrite:austenite = 94:4), Cr2N precipitation, and phase transformation from the austenite phase to ɛ-martensite(via stress-induced phase transformation). The improvement in the corrosion resistance of the welded specimen depends greatly on the PWHT conditions. The specimens after PWHT conducted below 1000 ℃ showed inferior corrosion resistance, caused by precipitation of the sigma phase enriched with Cr and Mo. At 1100 ℃ for a longer duration in PWHT, the ferrite phase grows, and its fraction increases, leading to an unbalanced phase fraction in the microstructure. As a result, pitting can be initiated primarily at the interface between the ferrite/austenite phase, particularly in base metal.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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