Caracterización no destructiva, microestructural y mecánica de acero inoxidable dúplex 2205 envejecido térmicamente

Abstract

This research presents experimental results of non-destructive techniques to evaluate and monitor microstructural changes in a 2205 duplex stainless steel caused by aging treatments. Aging treatments were carried out between 650-900°C for different holding times. The thermal treatments affect microstructure of duplex stainless steel, modifying morphology and phases content, as well as secondary phases precipitation. The time and temperature are crucial parameters in the microstructural evolution of 2205 duplex stainless steel, diminishing ferrite content and impact properties, as well as precipitation and growth of sigma phase. The non-destructive techniques used were: velocity of shear wave modes, attenuation of longitudinal waves, nonlinear ultrasonic and thermoelectric power (TEP). The correlations between different techniques indicate that it is possible to determinate nondestructively microstructural changes related with secondary phases precipitation, changes in phases content, morphology and grain size; these changes affect mechanical properties. The experimental results of the ultrasonic velocity of shear wave modes indicate that the velocity of the fast mode of shear wave show changes at high aging times and does not show changes at early aging times whereas the velocity of the slow mode remains unchanged. The attenuation coefficient decreases with aging. Nonlinear ultrasonic measurements show that acoustic nonlinearity parameter is more sensitive to microstructural changes in early times compared with ultrasonic conventional techniques. evaluated. The correlation between TEP and the DOS evaluated by the double loop electrochemical potentiokinetic reactivation test (DL-EPR) method indicates that the TEP coefficient is sensitive to gradual microstructural changes produced by thermal aging and may be used to monitor the susceptibility to intergranular corrosion in 2205 DSS.

La investigación presenta los resultados obtenidos de la aplicación de técnicas no destructivas, para evaluar y monitorear cambios microestructurales en un acero inoxidable dúplex 2205 inducidos mediante tratamientos térmicos de envejecimiento. Los tratamientos térmicos de envejecimiento fueron llevados a cabo a temperaturas entre 650-900°C a diferentes tiempos de permanencia. Los tratamientos térmicos afectaron la microestructura del acero inoxidable dúplex modificando morfología y porcentaje de fases, así como la precipitación de fases secundarias. La temperatura y el tiempo de envejecimiento son parámetros de vital importancia en la evolución microestructural de los aceros inoxidables dúplex 2205, disminuyendo el contenido de ferrita y las propiedades de impacto, así como precipitación y crecimiento de fase sigma. La caracterización no destructiva se realizó mediante ultrasonido con ondas de corte y longitudinales, atenuación ultrasónica, potencial termoeléctrico (PTE) y ultrasonido no lineal con ondas superficiales Rayleigh. Las correlaciones existentes entre las diferentes técnicas indican que es posible determinar de manera no destructiva cambios microestructurales, los cuales están relacionados con precipitación de segundas fases, cambios en porcentaje de fases, cambios en morfología y tamaño de grano. Los resultados experimentales mediante mediciones ultrasónicas de birrefringencia de ondas de corte, muestran que la velocidad de corte en el modo rápido disminuye conforme aumenta el tiempo de envejecimiento, mientras que la velocidad del modo lento permanece sin cambios durante el proceso de envejecimiento. El coeficiente de atenuación disminuye conforme aumenta el tiempo de envejecimiento. En cuanto a la técnica de ultrasonido no lineal, los resultados experimentales muestran que el coeficiente no lineal es más sensible a cambios microstructurales que ocurren en tiempos cortos de envejecimiento comparado con las técnicas ultrasónicas convencionales