Investigation of the effects of heat treatment conditions on phase change, hardness and corrosion behavior in the 1.4462 (AISI 2205) duplex stainless steel

Öz

Stainless steels are significant building material today. With the double phase, it contains, duplex stainless steels (DSS) have become a very prominent material type in recent years. Although 1.4462 stainless steels show superior corrosion and mechanical properties, their usage areas are limited in high-temperature applications due to phase transformations in the microstructure. In this study, by applying high-temperature heat treatment to 1.4462 duplex stainless steel, the effects of phase transformations in the microstructure on hardness and corrosion properties were investigated. For this purpose, optical microscope (OM), scanning electron microscope (SEM), Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), hardness and electrochemical corrosion tests were performed on heat-treated samples. According to the results, it was determined that secondary phases formed at high temperatures affect the mechanical and corrosion properties of the material.

Anahtar Kelimeler

• Duplex stainless steel (DSS)
• 1.4462
• Phase change
• Corrosion behaviour

1.4462 (AISI 2205) dubleks paslanmaz çelikte ısıl işlem koşullarının faz değişimi, sertlik ve korozyon davranışı üzerine etkilerinin incelenmesi

Öz

Paslanmaz çelikler günümüzde son derece önemli bir yapı malzemesidir. İçerdiği çift faz ile dubleks paslanmaz çelikler son yıllarda oldukça öne çıkan bir malzeme türü olmuştur. 1.4462 paslanmaz çelikleri üstün korozyon ve mekanik özellikler göstermesine rağmen yüksek sıcaklık uygulamalarında mikroyapıdaki faz dönüşümleri kullanım alanlarını sınırlamaktadır. Bu çalışmada, 1.4462 dubleks paslanmaz çeliğine yüksek sıcaklık ısıl işlemi uygulanarak mikroyapıdaki faz dönüşümlerinin sertlik ve korozyon özellikleri üzerine etkileri incelenmiştir. Bu amaçla ısıl işlem uygulanmış numunelere optik mikroskop (OM), taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı X- ışını spektroskopisi (EDS), sertlik ve elektrokimyasal korozyon deneyleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre yüksek sıcaklıklarda oluşan ikincil fazların malzemenin mekanik ve korozyon özelliklerini etkilediği tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Dubleks paslanmaz çelikler
• 1.4462
• faz değişimi
• korozyon davranışı

Teşekkür

Yazar değerli katkıalrından dolayı Doç. Dr. Alptekin KISASÖZ ve Gülizar YALÇINER'e çok teşekkür eder.

Kaynakça

1. R. Yılmaz, and Z. Barlas, Paslanmaz çeliklerin gazaltı kaynak yöntemi ile birleştirilmesinde koruyucu gaz kompozisyonunun mikroyapı ve mekanik özelliklerine etkisi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 11 (3), 391-400, 2005.
2. J. L. A. Arzola, M. A. G. Renteria, V. L. C. Hernandez, J. G. Guerra, V. H. M. Landeros, L. A. F. Franco, and F. F. C. Lopez, Study of the effect of sigma phase precipitation on the sliding wear and corrosion behaviour of duplex stainless steel AISI 2205. Wear, 400 (401), 43-45, 2018. https://doi.org/10.1016/ j.wear.2017.12.019.
3. L. Karlsson, Welding duplex stainless steels-A review of current recommendations. Weld World, 56, 65-76, 2012. https://doi.org/10.1007/BF03321351
4. A. Mavi, and G. Uzun, Dubleks 1.4462 paslanmaz çeliğin tornalanmasında kesme parametrelerinin işlenebilirlik üzerine etkisi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Part C: Tasatım ve Teknoloji, 5 (3), 177-184. 2017. https://dergipark.org.tr/tr/pub/gujsc/ issue/31140/293145
5. Welds in the duplex stainless steel. https://imt. uoradea.ro/auo.fmte/files-2010-v1/TCM/Ciofu%20 Florin%20L1.pdf, Accessed: 29 November 2020.
6. A. Kısasöz, Dubleks paslanmaz çeliklerin kaynağında ısıl girdilerin modellenmesi ve deneysel verilerin eldesi, Doktora Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen bilimleri Fakültesi, Türkiye, 2015.
7. K. W. Chan, and S. C. Tjong, Effect of Secondary phase precipitation on the corrosion behaviour of duplex stainless steel. Materials, 7, 5268-5304, 2014. https://doi.org/10.3390/ma7075268
8. I. Calliari, K. Brunelli, M. Dabala, E. Ramous, Measuring secondary phases in duplex stainless steels. JOM, 61 (1), 80-83, 2009. https://doi.org/10.1007/ s11837-009-0016-8

9. A. B. Yiğit, ve  Kurt, Dubleks paslanmaz çeliklerde sigma fazının korozyon dayanımına etkileri. International Journal of Engineering Research and Development, 7(4), 2-7, 2015. https://doi.org/ 10.29137/umagd.379776
10. A. Kısasöz, G. Özer, and A. Karaaslan, Effect of secondary phases on 475 degrees embrittlement of 1.4462 and 1.4501 duplex stainless steels at short-term heat treatment conditions. Materials Research Express, 6(11), 1-11, 2019. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ ab4b38
11. G. Yalçıner, G. Özer, A. Kısasöz, and A. Karaaslan, Influance of the phase balance and cooling conditions on the microstructure and corrosion behaviour of solution-treated 1.4462 duplex stainless steel. Materials Research Express, 6(12), 1-9, 2019. https://doi.org/ 10.1088/2053-1591/ab6f3a
12. S. N. Patankar, and M. J. Tan, Sigma phase precipitation during superplastic forming of duplex stainless steel. Materials at High Temperature, 18, 41-44, 2002. https://doi.org/10.1179/mht.2002.19.1.006
13. Practical Guidelines fort he Fabrication of Duplex Stainless Steels. Accessed 30 November 2020.
14. R. Magnabosco, Kinetics of sigma phase formation in a duplex stainless steel. Materials Research, 12(3), 321-327, 2009. https://doi.org/10.1590/S1516-14392009 000300012.
15. U. Sönmez, N. Çavuşoğlu, ve V. Ceyhun, Orbital tig kaynak yöntemiyle kaynak edilmiş dubleks paslanmaz çeliklerin mekanik, metalürjik ve korozyon özellikleri. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 31(1), 133-141, 2016.
16. H. E. Emre, R. Kaçar, A. Bülbül, ve B. Manisalı, AISI 316L-AISI 2205 farklı paslanmaz çelik çiftinin kaynak kabiliyeti. Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 6(1), 244-256, 2017. https://doi.org/ 10.28948/ngumuh.298178
17. J. Nachazel, P. Martinek, P. Podany, and I. Polakova, Effect of heat treatment on the microstructure of duplex stainless steel. Applied Mechanics and Materials, 751, 9-14, 2015. https://doi.org/10.4028/www.scientific. net/amm.751.9
18. S. Toros, Effect of anisotropy determination methods on forming limit curve prediction of 304L stainless steel, Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 6 (2), 244-256, 2017. https://doi.org/ 10.28948/ngumuh.342073
19. H. Sieurin and R. Sandström, Sigma phase precipitaiton in duplex stainless steel 2205. Materials Science and Engineering A, 444, 271-276, 2007. https://doi.org/ 10.1016/j.msea.2006.08.107.
20. J. Y. Maetz, S. Cazottes, C. Verdu, X. Kleber, Precipitation and phase transformations in 2101 lean duplex stainless steel during isothermal aging. Metallurgical and Materials Transactions A, 47A, 239-253, 2016. https://doi.org/10.1007/s11661-015-3215-7.
21. I. Calliari, E. Ramous, P. Bassani, Phase transformation in duplex stainless steels after isthermal treatments continuous cooling and cold working. Materials Science Forum, 638 (642), 2986-2991, 2010. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.638-642.2986