Comprehensive microstructural characterization in modified 9Cr-1Mo ferritic steel by ultrasonic measurements

Abstract

Modified 9Cr-1Mo ferritic steel (T91/P91) has been subjected to a series of heat treatments consisting of soaking for 5 minutes at the selected temperatures, starting from the ␣ -phase region (1073 K) to the ␥ ϩ ␦-phase region (1623 K), followed by oil quenching. Hardness measurements, microstructural features, and grain-size measurements by the linear-intercept method have been used for correlating them with the ultrasonic parameters. Ultrasonic velocity and attenuation measurements, and spectral analysis of the first backwall echo have been used for characterization of the microstructures obtained by various heat treatments. As the soaking temperature increased above Ac 1 , the ultrasonic velocity decreased because of the increase in the volume fraction of martensite in the structure. There were sharp changes in the ultrasonic velocities corresponding to the two critical temperatures, Ac 1 and Ac 3 . Ultrasonic longitudinal-and shear-wave velocities were found to be useful in identifying the Ac 1 and Ac 3 temperatures and for the determination of hardness in the intercritical region. However, ultrasonic attenuation and spectral analysis of the first backwall echo were found to be useful to characterize the variation in the prior-austenitic grain size and formation of ␦ ferrite above the Ac 4 temperature. The scattering coefficients have been experimentally determined for various microstructures and compared with the theoretically calculated value of the scattering coefficients for iron reported in literature.

Preliminary materials selection issues for the next generation nuclear plant reactor pressure vessel.

“…Ultrasonic velocity and attenuation measurements have been used for characterization of the microstructures obtained by various heat treatments. Kumar et al (2002) measured ultrasonic velocity and attenuation for estimating hardness and characterizing microstructure in Grade P91 steel subject to various heat treatments. Their results are summarized here.…”

Avaliação de parâmetros ultrassônicos em aços inoxidáveis expostos a ciclos isotérmicos

“…Observa-se que a microestrutura austenítica possui os contornos de grão bem definidos. Quando o aço austenítico 316L é tratado termicamente a 1100°C por 15 minutos, verifica-se um aumento do tamanho de grão superior às amostras anteriores (316L_CR e 316L_850), conforme citado por Kumar et al (1999) Para a amostra de aço inoxidável UNS S31803, na condição como recebido, DP_CR, a cor mais clara indica a região das ilhas austeníticas e os tons mais escuros, a matriz ferrítica, sem a presença de fases deletérias observáveis por metalografia, como observado na Figura 12. Na Figura 14, é apresentada a metalografia do corpo de prova DP_850 em aço duplex tratado a 850°C por 30 minutos, onde se pode perceber a formação da fase sigma nas interfaces de γ/α, e o crescimento da mesma para dentro da ferrita (α), como visto em VASCONCELLOS (2008).…”

“…Técnicas ultrassônicas são utilizadas para a determinação de limite de resistência, tenacidade à fratura, tamanho de grão e fração volumétrica de fases secundárias (KUMAR et al, 2002).…”

“…O corpo de prova 316L_CR manteve-se como recebido e os outros dois corpos foram submetidos aos seguintes tratamentos isotérmicos: a temperatura de 850°C durante 30 minutos (316L_850), para comparação com os aços duplex na mesma temperatura, e a 1100°C durante 15 minutos (316L_1100), considerando a temperatura de solubilização conforme KUMAR et al(1999), seguido de resfriamento brusco em água.…”

“…Considerando-se o aumento no tamanho de grão da austenita nas amostras 316L_CR e 316L_1100, foi verificado que a atenuação mostrou--se dependente, conforme apresentado em KUMAR et al (1999). …”