475 °C embrittlement
डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स मिश्र धातुओं का एक परिवार है जिसमें दो-चरण सूक्ष्म संरचना होती है जिसमें ऑस्टेनिटिक (चेहरा-केंद्रित घन) और फेरिटिक (शरीर-केंद्रित घन) दोनों चरण होते हैं। वे अन्य प्रकार के स्टेनलेस स्टील की तुलना में उत्कृष्ट यांत्रिक गुण, जंग प्रतिरोध और कठोरता प्रदान करते हैं। हालांकि, डुप्लेक्स स्टील 475 डिग्री सेल्सियस एम्ब्रिटलमेंट या डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील एज हार्डनिंग के रूप में जानी जाने वाली घटना के लिए अतिसंवेदनशील हो सकता है, जो एक प्रकार की उम्र बढ़ने की प्रक्रिया है जो डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील में प्लास्टिसिटी के नुकसान का कारण बनती है जब इसे गर्म किया जाता है। इस तापमान सीमा पर, लौह-समृद्ध और क्रोमियम-समृद्ध नैनोफ़ेज़ में फेराइट चरण का सहज चरण पृथक्करण होता है, जिसमें ऑस्टेनाइट चरण के यांत्रिक गुणों में कोई बदलाव नहीं होता है। इस प्रकार का विघटन वर्षा के सख्त होने के कारण होता है, जिससे सामग्री भंगुर हो जाती है और दरार पड़ने की संभावना हो जाती है। डुप्लेक्स स्टेइनलेस स्टील एक प्रकार का स्टेइनलेस स्टील है जिसमें दो-चरणीय सूक्ष्म संरचना होती है जिसमें ऑस्टेनिटिक (चेहरा-केंद्रित घन) और फेरिटिक (शरीर-केंद्रित घन) दोनों चरण होते हैं। यह दोहरे चरण की संरचना डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील को यांत्रिक और जंग प्रतिरोधी गुणों का एक संयोजन देती है जो अकेले ऑस्टेनिटिक या फेरिटिक स्टेनलेस स्टील से बेहतर हैं। ऑस्टेनिटिक चरण इस्पात को अच्छी लचीलापन, उच्च कठोरता और उच्च संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करता है, विशेष रूप से अम्लीय और क्लोराइड युक्त वातावरण में। दूसरी ओर, फेरिटिक चरण, स्टील को अच्छी ताकत, तनाव जंग दरार के लिए उच्च प्रतिरोध, और पिट और दरार जंग के लिए उच्च प्रतिरोध प्रदान करता है। इसलिए इनका बड़े पैमाने पर अपतटीय तेल और गैस उद्योग में पाइपवर्क सिस्टम, मैनिफोल्ड, राइजर आदि के लिए उपयोग किया जाता है। और पाइपलाइनों और दबाव जहाजों के रूप में पेट्रोकेमिकल उद्योग में। ऑस्टेनाइट और फेराइट माइक्रोस्ट्रक्चर का एक डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील मिश्रण आवश्यक रूप से समान अनुपात में नहीं होता है, और जहां मिश्र धातु फेराइट के रूप में ठोस हो जाती है, जब तापमान लगभग गिर जाता है तो यह आंशिक रूप से ऑस्टेनाइट में बदल जाता है। ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील की तुलना में डुप्लेक्स स्टील में क्रोमियम की मात्रा अधिक होती है, 20-28%; उच्च मोलिब्डेनम, 5 प्रतिशत तक; कम निकल, 9 प्रतिशत तक; और 0.05-0.50% नाइट्रोजन। इस प्रकार, डुप्लेक्स स्टेनलैस स्टील मिश्र धातुओं में अच्छा जंग प्रतिरोध और मानक ऑस्टेनिटिक स्टेनलैस स्टील जैसे 304 या 316 की तुलना में अधिक ताकत होती है। अल्फा (α) चरण शरीर-केंद्रित घन (BCC) संरचना, IM [229] अंतरिक्ष समूह, 2.866 Å जाली पैरामीटर के साथ एक फेरिटिक चरण है, और इसमें एक जुड़वां प्रणाली {112} <111> और तीन पर्ची प्रणालियाँ {110} <111>, {112} <111> और {123} <111> हैं; हालाँकि, अंतिम प्रणाली शायद ही कभी सक्रिय होती है। गामा () चरण एक चेहरा-केंद्रित घन (एफ. सी. सी.) संरचना, एफ. एम. एम. [259] अंतरिक्ष समूह और 3.66 Å जाली पैरामीटर के साथ ऑस्टेनिटिक है। इसमें आम तौर पर अधिक निकल, तांबा और अंतरालीय कार्बन और नाइट्रोजन होता है। फेराइट की तुलना में ऑस्टेनाइट में प्लास्टिक विरूपण अधिक आसानी से होता है। विरूपण के दौरान, ऑस्टेनाइट अनाज में सीधी पर्ची पट्टियाँ बनती हैं और फेराइट-ऑस्टेनाइट अनाज की सीमाओं में फैलती हैं, जिससे फेराइट चरण के फिसलने में सहायता मिलती है। घुमावदार पर्ची पट्टियाँ भी थोक-फेराइट-अनाज विरूपण के कारण बनती हैं। पर्ची पट्टियों का गठन कुछ विमानों पर एक केंद्रित एक दिशात्मक पर्ची को इंगित करता है जो तनाव एकाग्रता का कारण बनता है। स्पिनोडल अपघटन द्वारा आयु कठोरता डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील में अपने बड़े फेरिटिक अनाज के आकार के कारण सीमित कठोरता हो सकती है, और इसकी कठोरता और भंगुरता की प्रवृत्ति, यानी प्लास्टिसिटी का नुकसान, विशेष रूप से तापमान पर। इस तापमान सीमा पर, सुपरसैचुरेटेड ठोस फेराइट घोल का लौह-समृद्ध नैनोफ़ेज़ () और क्रोमियम-समृद्ध नैनोफ़ेज़ () में स्पिनॉडल अपघटन, जी-चरण वर्षा के साथ होता है। यह फेराइट चरण को माइक्रो-क्रैक के लिए एक अधिमान्य दीक्षा स्थल बनाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि उम्र बढ़ने से धीरे-धीरे तनाव दर और तन्यता या संपीड़ित विरूपण में कमरे के तापमान पर फेराइट विरूपण जुड़वां को प्रोत्साहित करता है, स्थानीय तनाव एकाग्रता स्थलों से न्यूक्लिएटिंग, और 60 डिग्री (अंदर या बाहर) गलत अभिविन्यास के साथ माता-पिता-जुड़वां सीमाएं, दरार न्यूक्लिएशन के लिए उपयुक्त हैं। स्पिनॉडल अपघटन ऊपर की ओर प्रसार के माध्यम से दो सुसंगत चरणों में एक चरण के स्वतःस्फूर्त पृथक्करण को संदर्भित करता है, यानी, कम सांद्रता वाले क्षेत्र से उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र में जिसके परिणामस्वरूप एक नकारात्मक प्रसार गुणांक होता है, बिना किसी बाधा के नाभिकीकरण के कारण चरण ऊष्मागतिकीय रूप से अस्थिर होता है (यानी, आकृति में विसंगति अंतर, + क्षेत्र), जहां गिब्स मुक्त ऊर्जा प्रति मोल समाधान और संरचना है। यह कठोरता बढ़ाता है और चुम्बकीयता को कम करता है। विसंगति अंतराल प्रत्येक यौगिक के पिघलने बिंदु के नीचे एक चरण आरेख में उस क्षेत्र का वर्णन करता है जहां ठोस चरण दो अलग-अलग स्थिर चरणों के तरल में विभाजित हो जाता है। 475 डिग्री सेल्सियस भंग होने के लिए, क्रोमियम की मात्रा 12 प्रतिशत से अधिक होनी चाहिए। निकल का जुड़ाव लौह-समृद्ध नैनोफ़ेज़ गठन को बढ़ावा देकर स्पिनोडल अपघटन को तेज करता है। नाइट्रोजन फेराइट चरण में क्रोमियम, निकल और मोलिब्डेनम के वितरण को बदल देता है लेकिन चरण अपघटन को नहीं रोकता है। मोलिब्डेनम, मैंगनीज और सिलिकॉन जैसे अन्य तत्व लौह-समृद्ध नैनोफ़ेज़ के निर्माण को प्रभावित नहीं करते हैं। हालांकि, मैंगनीज और मोलिब्डेनम का विभाजन लौह-समृद्ध नैनोफ़ेज़ में होता है, जबकि निकल का विभाजन क्रोमियम-समृद्ध नैनोफ़ेज़ में होता है। फील्ड एमिशन गन ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप एफ. ई. जी.-टी. ई. एम. का उपयोग करते हुए, विघटित फेराइट की नैनोमीटर-स्केल्ड मॉड्यूलेटेड संरचना का पता चला क्योंकि क्रोमियम-समृद्ध नैनोफ़ेज़ ने उज्ज्वल छवि और लोहे से भरपूर गहरी छवि दी। इससे यह भी पता चला कि ये मॉड्यूलेटेड नैनोफ़ेज़ उम्र बढ़ने के साथ मोटे होते जाते हैं। विघटित चरण बिना किसी विशेष व्यवस्था के अनियमित गोल आकार के रूप में शुरू होते हैं, लेकिन समय के साथ क्रोमियम-समृद्ध नैनोफ़ेज़ <110> दिशाओं में संरेखित एक प्लेट आकार लेता है। परिणाम स्पिनॉडल अपघटन क्रोमियम-समृद्ध और लौह-समृद्ध नैनो-चरणों, आंतरिक तनाव और लोचदार मापांक की भिन्नता के बीच मिसफिट के कारण सामग्री के सख्त होने को बढ़ाता है। सुसंगत अवक्षेपों का गठन एक समान लेकिन विपरीत तनाव को प्रेरित करता है, जो अवक्षेप आकार और मैट्रिक्स के आधार पर प्रणाली की मुक्त ऊर्जा को बढ़ाता है और लोचदार गुणों को अवक्षेपित करता है। एक गोलाकार समावेशन के आसपास, विरूपण विशुद्ध रूप से जलस्थैतिक होता है। जी-चरण अवक्षेप अनाज की सीमाओं पर प्रमुखता से दिखाई देते हैं। और निकेल, टाइटेनियम और सिलिकॉन में समृद्ध चरण हैं, लेकिन क्रोमियम और मैंगनीज टाइटेनियम साइटों को प्रतिस्थापित कर सकते हैं। जी-चरण अवक्षेप लंबे समय तक उम्र बढ़ने के दौरान होते हैं, फेराइट चरण में निकल की मात्रा बढ़ाने से प्रोत्साहित होते हैं, और जंग प्रतिरोध को काफी कम करते हैं। इसमें 50 एनएम से कम व्यास के साथ दीर्घवृत्ताकार आकृति विज्ञान, संरचना (एफ. एम. एम.) और 11.4 Å जाली पैरामीटर है जो उम्र बढ़ने के साथ बढ़ता है। इस प्रकार, विघटन स्पिनॉडली विघटित मैट्रिक्स द्वारा विस्थापन बाधा/लॉकिंग के कारण होता है और जी-चरण अवक्षेप के आसपास तनाव होता है, यानी कॉट्रेल वातावरण के गठन से आंतरिक तनाव में छूट। इसके अलावा, फेराइट कठोरता उम्र बढ़ने के समय के साथ बढ़ती है, ऑस्टेनाइट की तुलना में फेराइट में तेजी से प्रसार के कारण नमनीय ऑस्टेनाइट चरण की कठोरता लगभग अपरिवर्तित रहती है। हालांकि, ऑस्टेनाइट तत्वों के एक संस्थागत पुनर्वितरण से गुजरता है, जिससे दो चरणों के बीच गैल्वेनिक जंग बढ़ जाती है। 550 डिग्री सेल्सियस ताप उपचार स्पिनोडल अपघटन को उलट सकता है लेकिन जी-चरण अवक्षेप को प्रभावित नहीं कर सकता है। फेराइट मैट्रिक्स स्पिनॉडल अपघटन को एक बाहरी स्पंदित विद्युत प्रवाह पेश करके काफी हद तक उलट दिया जा सकता है जो नैनोफ़ेज़ के बीच विद्युत चालकता में अंतर और जी-चरण अवक्षेप के विघटन के कारण प्रणाली की मुक्त ऊर्जा को बदल देता है। चक्रीय भारण स्पिनॉडल अपघटन को दबा देता है, और विकिरण इसे तेज करता है लेकिन अपघटन प्रकृति को मॉड्यूलेटेड नैनोफ़ेज़ के एक परस्पर जुड़े नेटवर्क से अलग-अलग द्वीपों में बदल देता है। संदर्भ आगे पढ़ने के लिए इस्पात सामग्री क्षरण