Mechanical and nondestructive characterization of low temperature embrittlement effects of a 2507 super duplex stainless steel

Abstract

The super duplex stainless steels (SDSSs) have an excellent combination of mechanical properties and corrosion resistance these properties are the product of their microstructure consisting of approximately equal amounts of ferrite (α) and austenite (γ). However, the deterioration in the fracture toughness and corrosion resistance resulting from exposures to temperatures between 280 and 516 °C, is known to be a critical issue in these steels, since they suffer embrittlement, which would significantly limit their applications to temperatures below 280 °C. This research intends to evaluate the loss in these properties of tenacity and the susceptibility to the corrosion of the 2507 SDSS due to thermal embrittlement by means of non-destructive evaluation (NDE) and destructive methods. The 2507 SDSS specimens are aged at 475 °C for different holding times between 500 and 1000h and then subjected to a series of NDE measurements of the ultrasonic velocity and attenuation, thermoelectric power (TEP), ferrite content, alternating current potential drop (ACPD), the Rayleigh wave ultrasonic nonlinearity, and the acoustoelastic effect. Furthermore, numerous destructive methods are performed, including Hardness Rockwell C (HRC), Vickers microhardness (HV), tension, Charpy impact energy tests for the loss of toughness, and corrosion tests, the double loop electrochemical potentiokinetic reactivation (DL-EPR) and the degree of sensitization (DOS). In addition, the optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) are used for the microstructure characterizations.

El acero inoxidable súper dúplex (SDSS) 2507 tienen una excelente combinación de propiedades mecánicas, físicas y de resistencia a la corrosión, estas propiedades son el producto de su composición química y su microestructura que consiste en cantidades aproximadamente iguales de ferrita (α) y austenita (γ). Sin embargo, el deterioro de estas propiedades excelentes de la tenacidad a la fractura y la resistencia a la corrosión cambia como resultado de la exposición a temperaturas en el rango de 280 a 516 °C que es un problema de estos aceros, ya que ellos fragilizan y limitan sus aplicaciones a las temperaturas de por debajo de 280 °C. Para evaluar la pérdida en estas propiedades de tenacidad y susceptibilidad a la corrosión del SDSS 2507 fragilizado térmicamente por medio de ensayos no destructivos y los métodos destructivos. El SDSS 2507 fue envejecido por diferentes períodos de tiempo hasta de 500 h y 1000h a la temperatura de 475 °C y después sujetas a la Evaluación No Destructivos (NDE) de Ultrasonido midiendo la velocidad de onda longitudinal, transversal y la atenuación de las ondas ultrasónicas, la medición del Potencial Termoeléctrico (TEP), la medición del contenido de ferrita, la medición de caída de potencial de corriente alterna (ACPD), la medición de Ultrasonido no lineal y la medición acustoelastica. Y los ensayos destructivos como son las prueba de dureza Rockwell C (HRC), las mediciones de microdureza Vickers (HV), los ensayos de tensión, la prueba de impacto charpy para determinar la perdida de la tenacidad y la prueba de corrosión por reactivación potencio-cinética electroquímica de doble ciclo (DL-EPR) y el grado de sensitización (DOS) inducido en el SDSS 2507 fragilizado térmicamente, así como, el uso de la microscopia óptica (OM), la Microscopia Electrónica de Barrido (SEM) y la Microscopia Electrónica de Transmisión (EM).