تأثیر نیتروژن بر ریزساختار و خواص مکانیکی و خوردگی فولادهای زنگ نزن آستنیتی بدون نیکل

مهندسی متالورژی و مواد

مقاله 3، دوره 29، شماره 2 - شماره پیاپی 18، شهریور 1397، صفحه 55-64   

نوع مقاله: علمی و پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ma.v0i29.45769

نویسندگان

سید محسن صالحی¹؛ شهرام خیراندیش^{* 2}؛ سید مهدی عباسی³

¹علم و صنعت ایران

²دانشگاه علم و صنعت ایران دانشکده مهندسی متالورژی و مواد

³مرکز مواد فلزی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر.

چکیده

مقادیر متفاوتی از نیتروژن به فولادهای زنگ نزن آستنیتی بدون نیکل پر منگنز به کمک فروآلیاژ نیتریدی اضافه شد. ریزساختار توسط میکروسکوپ نوری، خواص مکانیکی توسط سختی سنجی و کشش مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین خواص خوردگی توسط طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی و پلاریزاسیون بررسی شد. نتایج نشان داد که فولاد پرنیتروژن و کم نیتروژن به ترتیب دارای ساختار آستنیتی و آستنیت + فریت است. افزایش نیتروژن باعث افزایش استحکام تسلیم و استحکام کشش نهایی و سختی می شود. علاوه بر این، افزایش نیتروژن باعث کاهش چگالی جریان و جابجایی پتانسیل خوردگی به مقادیر مثبت تر می‌شود.

کلیدواژه‌ها

فولادهای زنگ نزن آستنیتی؛ نیتروژن؛ خواص مکانیکی؛ خوردگی

مراجع

1. Cobb H.M., "The History of Stainless Steel”, ASM International, (2010).
2. Bhadeshia H.,Honeycombe R,, “Steel: Microstructure and Properties”, 3rd ed., Butterworth-Heinemann, (2006).
3. Gavriljuk V.G., Berns H., “High Nitrogen Steels: Structure, Properties, Manufacture, Applications”, Springer Berlin Heidelberg, (1999).
4. Winters G.L., Nutt M.J., “Stainless Steels for Medical and Surgical Applications”, ASTM International, (2003).
5. Yang K., Ren Y., Wan P., "High nitrogen nickel-free austenitic stainless steel: A promising coronary stent material," Science China Technological Sciences, Vol. 55, pp. 329-340, (2011).
6. Fontana M.G., “Corrosion Engineering”, McGraw-Hill Book Company, (1985).
7. Menzel J., Kirschner W., Stein G., "High nitrogen containing Ni-free austenitic steels for medical applications," ISIJ international, Vol. 36, (1996).
8. Uggowitzer P.J., Magdowski R., Speidel M.O., "Nickel Free High Nitrogen Austenitic Steels," ISIJ International, Vol. 36, pp. 901-908, (1996).
9. Balachandran G., Bhatia M.L., Ballal N.B., Rao P.K., "Some Theoretical Aspects on Designing Nickel Free High Nitrogen Austenitic Stainless Steels," ISIJ International, Vol. 41, pp. 1018-1027, (2001).
10. Klueh R.L., Maziasz P.J., Lee E.H., "Manganese as an austenite stabilizer in Fe-Cr-Mn-C steels," Materials Science and Engineering A, Vol. 102, pp. 115-124, (1988).
11. Thomann U.I., Uggowitzer P.J., "Wear–corrosion behavior of biocompatible austenitic stainless steels," Wear, Vol. 239, pp. 58-48, (2000).
12. Walter M.J., "stainless steel for medical implants," Advanced Materials & Processes, Vol. 164, pp. 84-86, (2006).
13. Jiang Z.-h., Zhang Z.-r., Li H.-b., Li Z., Qi-feng M., "Microstructural evolution and mechanical properties of aging high nitrogen austenitic stainless steels," International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials, Vol. 17, pp. 729-736, (2010).
14. Fullman R.L., Fisher J.C., "Formation of annealing twins during grain growth," Journal of Applied Physics, Vol. C, pp. 1350-1355, (1951).
15. گلعذار م.ع., “اصول و کاربرد عملیات حرارتی فولادها”، ویرایش دوم، دانشگاه صنعتی اصفهان، (1385).
16. Vanderschaeve F., Taillard R., Foct J., "Discontinuous precipitation of Cr2N in a high nitrogen, chromium-manganese austenitic stainless steel," Journal of Materials Science, Vol. 30, pp. 6035-6046, (1995).
17. Berns H., Gavriljuk V., Riedner S., “High Interstitial Stainless Austenitic Steels”, Springer Berlin Heidelberg, (2013).
18. Talha M., Behera C.K., Sinha O.P., "Effect of nitrogen and cold working on structural and mechanical behavior of Ni-free nitrogen containing austenitic stainless steels for biomedical applications," Materials Science and Engineering C, Vol. 47, pp. 196-203, (2015).
19. Akbarpour M.R., Ekrami A., "Effect of ferrite volume fraction on work hardening behavior of high bainite dual phase (DP) steels," Materials Science and Engineering A, Vol. 477, pp. 306-310, (2008).
20. Abbaschian R., Abbaschian L., Reed-hill R.E., “Physical Metallurgy Principles”, 4th ed., Cengage Learning, (2008).
21. Ohkubo N., Miyakusu K., Uematsu Y., Kimura H., "Effect of Alloying Elements on the Mechanical Properties of the Stable Austenitic Stainless Steel," ISIJ International, Vol. 34, pp. 764-772, (1994).
22. Talha M., Behera C.K., Sinha O.P., "In-vitro long term and electrochemical corrosion resistance of cold deformed nitrogen containing austenitic stainless steels in simulated body fluid," Materials Science and Engineering C, Vol. 40, pp. 455-466. (2014),
23. Shih H., “Corrosion Resistance”, InTech, (2012).
24. Lai J.K.L., Shek C.H., Lo K.H., “Stainless Steels: An Introduction and Their Recent Developments”, Bentham Science Publishers, (2012).
25. Kumar A., "Development and Characterization of Nickel Free Duplex Stainless Steel," Master of Science Thesis, Materials Science and Engineering, Thapar University, (2008).