Untersuchungen zum Einfluss des Stickstoffs auf das Lochkorrosionsverhalten hochlegierter austenitischer Cr‐Ni‐Mo‐Stähle (Teil II)

Abstract

Die Ermittlung des statischen Lochkorrosionspotentials an Chrom-Nickelstählen des Typs 18/12 ohne und mit steigenden Molybdängehalten sowie abgestuften Stickstoffgehalten erlaubte eine quantitative Bewertung des Einflusses von Stickstoff auf die Lochkorrosionsbeständigkeit. Es zeigte sich, dass die spezifische Wirkung des Stickstoffs zwischen 0,04 und 0,42 Masse% bei sonst völ-lig gleicher Zusammensetzung im Bereich von 0,06 bis 3,6 Masse% Mo nicht vom Molybdängehalt abhängt und in allen Legierungsgruppen nahezu gleich ist. Sie kann in der Wirksumme durch den Faktor 25 beschrieben werden. Durch Oberflächenuntersu-chungen mittels XPS-Analyse waren sowohl bei molybdänfreiem als auch bei molybdänhaltigem Stahl die passivierungswirksamen Komplexe des Stickstoffs nachzuweisen, so dass angenommen werden kann, dass bei allen untersuchten Legierungen Stickstoff die Lochkorrosionsbeständigkeit nach dem gleichen Mechanismus verbessert.Die durchgeführten Untersuchungen zeigten, dass unter den gewählten Prüfbedingungen die in letzter Zeit häufig vertretene Auffassung [2 -6] über einen Synergieeffekt von Molybdän und Stickstoff nicht bestätigt werden kann. Damit werden Bemühungen unterstützt, auch bei molybdänarmen Stählen die Lochkorrosionsbeständigkeit durch Randaufsticken bzw. Auflegieren mit Stickstoff zu verbessern.Die erzielten Ergebnisse berechtigen zu der Annahme, dass der beobachtete positive Effekt des Stickstoffs zu noch höheren Stickstoffgehalten extrapolierbar ist. Voraussetzung dafür ist allerdings das Vermeiden von Sekundärphasen in der Matrix, deren abmindernder Einfluss bekannt ist.Austenitic stainless steel (18% Cr, 12% Ni, Mo gradation between 0,06 to 3,6%) had been solution nitrided. By step-by-step removing, the samples could be prepared with various surface contents of nitrogen from 0.04 to 0.42%. In two test series the influence of nitrogen had been determined. The susceptibility against pitting corrosion of these samples had been tested by the chronopotentiostatical method. For the investigated steel composition and the used corrosion system there is no infuence of molybdenum on the effectiveness of nitrogen. The effectiveness of nitrogen can be described by the factor 25 in the PRE.By the investigation of the surfaces with the XPS analysis, it could be shown that the passivation and the pit nucleation is influenced by nitrogen. In these ranges NO x , NH x , and NH z -spectra have been detected. Bound Mo was found in steels containing molybdenum. It is assumed that the repassivation mechanisms of N and Mo work independently of each other.With the results efforts are supported to improve the pitting corrosion resistance also at molybdenum poor steels by surface nitriding or nitrogen alloying. The achieved results justify the assumption that the observed positive effect of the nitrogen may be extented to even higher nitrogen contents. A prerequisite for this is avoiding secondary phases in the matrix. The adverse influence of small particles is known well.

Characterization of 475°C Embrittlement of Duplex Stainless Steel Microstructure via Scanning Kelvin Probe Force Microscopy and Magnetic Force Microscopy

“…[5][6][7] Exposure to lower temperatures between 250 • C to 550 • C, often referred to "475 • C embrittlement", also results in variations of mechanical and electrochemical properties. [14][15][16][17][18][19][20][21][22][23][24][25][26][27][28] This has been attributed to phase separation mechanisms, primarily in the ferrite phase, due to the existing miscibility gap in the Fe-Cr equilibrium phase diagram. 7,29,30 Dependent on the chemical composition of the alloy, the ferrite either decomposes based on nucleation and growth or spinodal decomposition 5,22,23,[31][32][33][34] to Cr-enriched α and Fe-enriched α , or by nucleation of further precipitates such as G-phase, 5,[35][36][37][38][39][40] R-phase, 5,39,[41][42][43][44] secondary austenite (γ 2 ), 5,7 Laves phases, 41,44,45 chrom...…”

Increasing the wear resistance of stainless steels

“…7). Because of forgeability the carbides are refined by PM manufacturing and even replaced by nitrides because of the pitting resistance in the matrix [41]. The opposite is achieved via MMCs, which contain a dispersion of coarse hard particles and are not meant to be hot worked (Fig.…”