Çift fazlı paslanmaz çeliklerde ısıl çevrimlerin korozyon özelliklerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of thermal cycles on corrosion properties in dual phase stainless steels
Yazar: MEHMET MOĞOLTAY URAL
Danışman: DOÇ. DR. ALPTEKİN KISASÖZ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ BURÇİN ÖZBAY KISASÖZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Çift fazlı paslanmaz çelikler; mikroyapılarında yaklaşık olarak yarı-yarıya ferrit ve östenit fazları bulundururlar. Ferrit fazı mekanik dayanım ve gerilmeli korozyon çatlağına karşı dayanımı sağlarken, östenit fazı süneklik ve genel korozyon dayanımını sağlar. Bu özellikleri sayesinde petrokimya endüstrileri, denizcilik uygulamaları ve nükleer sanayii gibi çeşitli alanlarda kullanılırlar. Yapıda bulunan çift faz ile üstün özelliklere sahip malzemeler olsalar da 600 °C'nin üzerindeki sıcaklıklara maruz kaldıklarında sigma (σ) gibi çeşitli ikincil fazların çökelmesi nedeniyle alaşım elementlerinin dengesi değişebilir. Sigma fazı tipik olarak yüksek oranda Cr ve Mo içerir. Sigma fazı oluşumu malzemenin tokluğunda, korozyon direncinde ve kaynaklanabilirliğinde ciddi bozulmaya yol açabilir. Bu çalışmada iki farklı çift fazlı paslanmaz çelik türü olan AISI 2205 ve AISI 2507 alaşımlarının farklı sıcaklıkta ve çevrimlerde maruz kalabileceği ısıl şartların mikroyapı ve korozyon dayanımı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu iki farklı kompozisyona sahip çift fazlı paslanmaz çeliklere 15, 30 ve 60 dk'lık çevrim süreleri 600 °C, 700 °C, 800 °C ve 900 °C sıcaklıklarda uygulanmıştır. Bu ısıl çevrimlerin bir sonucu xiv olarak çift fazlı paslanmaz çeliklerin mikroyapısındaki ferrit (δ) ve östenit (γ) fazlarının dengesinde değişim gözlemlenmiştir. Bu değişim sigma fazının oluşması ve büyümesine bağlı olarak ferrit fazındaki azalma olarak tanımlanmıştır. Ayrıca faz dengesindeki bozulmanın yükselen sıcaklık ve çevrim süreleri ile arttığı saptanmıştır. Bununla birlikte daha yüksek oranda oluştuğu gözlenen sigma fazının malzemenin korozyon dayanımını büyük oranda düşürdüğü, sertlik gibi mekanik özellikleri de olumsuz etkilediği gözlemlenmiştir.

Abstract:
Duplex stainless steels (DSSs) contain an equal amount of ferrite and austenite phases in the microstructure. The ferrite phase provides mechanical strength and resistance to pitting corrosion, while the austenite phase provides ductility and general corrosion resistance. The DSSs are used in various fields such as petrochemical industries, marine applications, and the nuclear industry due to the combined properties of ferrite and austenite phases. Although these superior properties, the precipitation of the secondary phases like sigma, carbides and nitrides may deteriorate the mechanical properties and corrosion resistance. The sigma phase precipitates between the 600 °C and 1000 °C temperature range owing to the higher amounts of chromium and molybdenum. In this study, the effect of thermal conditions on the microstructure of two different types of dual-phase stainless steel, AISI 2205 and AISI 2507, at different temperatures and cycles was investigated. Cycle times of 15, 30 and 60 minutes were applied to these two-phase stainless steels with two different compositions at temperatures of 600 °C, 700 °C, 800 °C and 900 °C. As a result of these thermal cycles, a change was observed in the balance of ferrite (δ) and austenite (γ) phases in the microstructure of dual-phase xvi stainless steels. This change was defined as the decrease in the ferrite phase due to the formation and growth of the sigma phase. In addition, it was determined that the deterioration in phase balance increased with increasing temperature and cycle times. However, it has been observed that the sigma phase, which is observed to occur at a higher rate, reduces the corrosion resistance of the material and adversely affects mechanical properties such as hardness.