تاثیر ریزساختار و بافت کریستالی بر مقاومت به ترک هیدروژنی فولاد HSLA، سرد شده در محیط های مختلف
محورهای موضوعی : خوردگی و حفاظت موادشهرام عباسی 1 , محمد اسماعیلیان 2 , شاهرخ آهنگرانی 3
1 - دانشجوی دکتری، پژوهشکده مواد پیشرفته و انرژی‌های نو، سازمان پژوهش‌های علمی صنعتی ایران، تهران، ایران
2 - دانشیار، پژوهشکده مواد پیشرفته و انرژی‌های نو، سازمان پژوهش‌های علمی صنعتی ایران، تهران، ایران
3 - دانشیار، پژوهشکده مواد پیشرفته و انرژی‌های نو، سازمان پژوهش‌های علمی صنعتی ایران، تهران، ایران
کلید واژه: ریز ساختار, فولاد HSLA, بافت کریستالی, ترک هیدروژنی,
چکیده مقاله :
در این تحقیق اثر ریزساختار و مولفه های بافت کریستالی بر مقاومت به ترک هیدروژنی فولاد میکروآلیاژی استحکام بالا(HSLA) مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور فولاد مورد نظر تا 50% در بازه دمایی 980 تا 750 درجه سانتی گراد نورد گرم و سپس در محیط های مختلفی سرد شد. ریزساختار و بافت نمونه با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به آشکار ساز الکترون های بازگشتی (EBSD) مورد بررسی قرار گرفت و آزمون حساسیت به ترک هیدروژنی (HIC) نیز روی نمونه ها انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت سرمایش ساختار به سمت تشکیل فازهای غیرتعادلی با اندازه دانه کوچکتر و سهم مرزدانه بیشتر پیش می رود که مقاومت به ترک هیدروژنی را کاهش می دهد. از طرف دیگر افزایش سرعت سرمایش باعث تغییرات قابل توجه در بافت نمونه و کاهش شدت مولفه های بافت می شود. همچنین کاهش شدت رشته {111} // ND در ساختار فولاد با افزایش سرعت سرمایش مشاهده شد که کاهش سهم این رشته نشان دهنده کاهش مقاومت به رشد ترک بین دانه ای و نتیجتاً مقاومت به ترک هیدروژنی می شود.
In this study effect of microstructure and crystallographic texture on the hydrogen induced cracking resistance of a HSLA was investigated. Samples were hot rolled between 980 to 750 °C up to 50% and quenched in different environments. Microstructure and texture of the samples were studied using a scanning electron microscope (SEM) equipped by electron backscattered diffraction detector (EBSD). Hydrogen induced cracking resistance of the samples were also evaluated using HIC test. Results revealed that, by increasing cooling rate more non-equilibrium phases with finer grain where formed. Grain boundary fraction also increased by increasing cooling rate which led to decrease in HIC resistance. Texture of the samples were also changed due to cooling rate enhancement furthermore texture intensity decreased. {111} // ND fiber intensity decreased due to cooling rate increase which led to decrease in intergranular crack propagation and consequently decrease in HIC resistance.
[1] I. D. S. Bott, L. F. De Souza, J. C. Teixeira & P. R. Rios, "High-strength steel development for pipelines: a Brazilian perspective," Metallurgical and materials transactions A, Vol. 36, pp. 443-454, 2005.
[2] M. Mohtadi-Bonab, R. Karimdadashi, M. Eskandari & J. Szpunar, "Hydrogen-induced cracking assessment in pipeline steels through permeation and crystallographic texture measurements," Journal of Materials Engineering and Performance, Vol. 25, pp. 1781-1793, 2016.
[3] P. Liang, C. W. Du, X.G. Li & X. Chen, "Effect of hydrogen on the stress corrosion cracking behavior of X80 pipeline steel in Ku'erle soil simulated solution," International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, Vol. 16, pp. 407-413, 2009.
[4] N. Bandyopadhyay, J. Kameda & C. McMahon, "Hydrogen-induced cracking in 4340-type steel: effects of composition, yield strength, and H2 pressure," Metallurgical Transactions A, Vol. 14, pp. 881-888, 1983.
[5] B. Beidokhti, A. Dolati & A. Koukabi, "Effects of alloying elements and microstructure on the susceptibility of the welded HSLA steel to hydrogen-induced cracking and sulfide stress cracking," Materials Science and Engineering: A, Vol. 507, pp. 167-173, 2009.
[6] F. Huang, X. Li, J. Liu, Y. Qu, J. Jia & C. Du, "Hydrogen-induced cracking susceptibility and hydrogen trapping efficiency of different microstructure X80 pipeline steel," Journal of Materials Science, Vol. 46, pp. 715-722, 2011.
[7] M. Masoumi, C. C. Silva, M. Béreš, D. H. Ladino & H. F. G. de Abreu, "Role of crystallographic texture on the improvement of hydrogen-induced crack resistance in API 5L X70 pipeline steel," International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 42, pp. 1318-1326, 2017.
[8] M. Mohtadi-Bonab, M. Eskandari, R. Karimdadashi & J. Szpunar, "Effect of different microstructural parameters on hydrogen induced cracking in an API X70 pipeline steel," Metals and Materials International, Vol. 23, pp. 726-735, 2017.
[9] V. Venegas, F. Caleyo, T. Baudin, J. H. Espina-Hernández & J. M. Hallen, "On the role of crystallographic texture in mitigating hydrogen-induced cracking in pipeline steels," Corrosion Science, Vol. 53, pp. 4204-4212, 2011.
[10] M. Mohtadi-Bonab, M. Eskandari & J. Szpunar, "Effect of arisen dislocation density and texture components during cold rolling and annealing treatments on hydrogen induced cracking susceptibility in pipeline steel," Journal of Materials Research, Vol. 31, pp. 3390-3400, 2016.
[11] V. Venegas, F. Caleyo, J. Hallen, T. Baudin & R. Penelle, "Role of crystallographic texture in hydrogen-induced cracking of low carbon steels for sour service piping," Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 38, pp. 1022-1031, 2007.
[12] B. Beausir & J. J. Fundenberger, "Université de Lorraine - Metz, 2015, ATOM - Analysis Tools for Orientation Maps, http://atom-software.eu/."
[13] R. Shukla, S. K. Ghosh, D. Chakrabarti & S. Chatterjee, "Microstructure, texture, property relationship in thermo-mechanically processed ultra-low carbon microalloyed steel for pipeline application," Materials Science and Engineering: A, Vol. 587, pp. 201-208, 2013.
[14] P. K. C. Venkatsurya, R. D. K. Misra, M. D. Mulholland, M. Manohar & J. E. Hartmann, "Effect of microstructure on the mechanical properties and texture in high strength 560MPa linepipe steels," Materials Science and Engineering: A, Vol. 575, pp. 6-14, 2013.
[15] L. Storojeva, D. Ponge, R. Kaspar & D. Raabe, "Development of microstructure and texture of medium carbon steel during heavy warm deformation," Acta Materialia, Vol. 52, pp. 2209-2220, 2004.
[16] S. Nafisi, M. A. Arafin, L. Collins & J. Szpunar, "Texture and mechanical properties of API X100 steel manufactured under various thermomechanical cycles," Materials Science and Engineering: A, Vol. 531, pp. 2-11, 2012.
_||_