Kim, Soo-Chun;Choi, Han-Gul;Kim, Yun-Kyu;Park, Young-Tae;Lee, Jong-Mun;Park, Jin-Hwan;Kang, Chang-Yong
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.23
no.6
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pp.87-92
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2009
The effect of aging on the precipitation of the $\sigma$ phase and the corrosion resistance in tungsten substituted super duplex stainless steels was investigated. The volume fraction of the $\sigma$ phase and the current density increased with aging at temperatures up to $750^{\circ}C$ and then decreased. With an increase in aging time, the volume fraction of the $\sigma$ phase and the current density also increased. The $\sigma$ phase hardly influenced the corrosion resistance. With the substitution of tungsten for molybdenum in super duplex stainless steel, the volume fraction of the $\sigma$ phase and the current density decreased remarkably.
In order to establish the optimum hot forming temperature and solution heat treatment temperature for 25% chromium super duplex stainless steel weld, a commercial 25%Cr-10%Ni-4%Mo weld metal for super duplex stainless steel(UNS S32750) with different solution heat treatment conditions at $1100^{\circ}C,\;1050^{\circ}C,\;1025^{\circ}C\;and\;1000^{\circ}C$ for 1.5 hours has been investigated by means of optical metallography, and estimated mechanical properties. It is found that exposure to elevated temperatures at $1050^{\circ}C,\;1025^{\circ}C\;and\;1000^{\circ}C$ except $1100^{\circ}C$ brings partial decomposition of ferrite to austenite and sigma phase, which deteriorates their properties and heat treatment at $1100^{\circ}C$ shows acceptable mechanical properties.
This study was carried out to investigate the influence of ${\sigma}$ phase on the microstructure and mechanical properties in super duplex stainless steel. The precipitation of ${\sigma}$ phase during isothermal heat treatment showed the type S curves with a certain incubation period. The precipitation of ${\sigma}$ phase was precipitated at ferrite phase and interface of ferrite and austenite. Under the state of isothermal transformation, the precipitation of ${\sigma}$ phase was stimulated by applied stress. With increasing of volume fraction of precipitated ${\sigma}$ phase, tensile strength was increased and elongation was decreased with linear relationship, while in case of precipitated ${\sigma}$ phase was 5% over, impact value was rapidly decreased.
On this study, the fatigue crack propagation of super duplex stainless steel is investigated in conditions of various volume fraction of austenite phase by changing heat treatment temperature. And we analysed acoustic emission signals during the fatigue test by time-frequency analysis methods. As the temperature of heat treatment increased, volume fraction of austenite decreased and coarse grain was obtained. The specimen heat treated at $1200^{\circ}C$ had longer fatigue life and slower rate of crack growth. As a result of time-frequency analyze of acoustic emission signals during fatigue test, main frequency was $200{\sim}300kHz$ having no correlation with heat treatment and crack length, and 500kHz was obtained by dimple and separate of inclusion
S. H. Choi;Y. R. Yoo;S. Y. Won;G. B. Kim;Y. S. Kim
Corrosion Science and Technology
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v.22
no.5
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pp.330-340
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2023
The objective of this study was to analyze effects of aging time on property degradation of super austenitic stainless steel of PRE 52.8 and super duplex stainless steel of PRE 48.7. To analyze corrosion properties based on aging time, a critical pitting temperature test was performed in a solution of 6% FeCl3 + 1% HCl and an anodic polarization test was performed in deaerated 0.5N HCl + 1N NaCl solution at a temperature of 50 ℃. Surface hardness was measured to analyze mechanical properties. It was found that corrosion properties and mechanical properties deteriorated rapidly as aging time increased. Critical pitting temperature had the most effect on critical aging time at which property changes occurred rapidly, followed by pitting potential and hardness. This trend was found to be closely related to the fraction of sigma phase. Rate of sigma phase formation was found to be significantly faster in duplex stainless steel than in austenitic stainless steel.
To elucidate the characteristics of cavitation erosion of super duplex stainless steel, a cavitation erosion test, an optical microstructure, a hardness test, and a transmission electron microscope (TEM) analysis were conducted. As aging time at $475^{\circ}C$ increased, the hardness of ferrite phase increased whereas that of austenite phase was nearly constant. The reason why the cavitation erosion resistance increased with an increase of aging time was due to the formation of W-rich phases (${\alpha}$') of a nanometer scale with the high hardness that were precipitated within ${\alpha}$-grains and at ${\alpha}$-grain boundaries during aging, compared with that of the solution annealed alloy.
Park, Ji-Won;Kang, Seok-Bong;Hwang, Yeong-Jin;Lee, Seok-Soon
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.26
no.10
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pp.89-96
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2009
In recent years, there has been a considerable interest in the application of super plastic forming in the aircraft and automotive industries. This requires a detailed design of the technological process in order to exploit its peculiar potentialities better. Nowadays, the finite element method is used to plan the sheet metal forming processes whose simulation requires determination of material constants for super plastic materials. The present work is aimed to show a simple method to characterize super plastic materials duplex stainless steel which was formed by a constant gaspressure to hemispheres with and without back pressure. The forming operation was performed using an in-house designed and built biaxial forming apparatus. The temporal change of dome heights of hemispheres were measured for applying the pressures. The flow stresses and strain rates developed at the top of the dome during the forming step were shown to follow closely the flow stress - strain rate relationship obtained from the strain rate change tests performed at the same temperature.
The effect of aging treatment on the microstructure and mechanical properties of super duplex stainless steel with W was investigated. The phase was precipitated mainly at the early stage of aging and a lower aging temperature under $750^{\circ}C$, but the phase was formed after long-term aging treatment between $600^{\circ}C$ and $900^{\circ}C$. The volume fraction of the phase increased with aging temperature up to $750^{\circ}C$ and then decreased up to $900^{\circ}C$. With an increase in the aging time, the volume fraction phase at the early stage of aging increased slightly, and then increased rapidly beyond a certain time. The rapid increase in the tensile strength and hardness and decrease in the elongation and impact toughness were measured with aging temperatures up to $750^{\circ}C$. On the other hand, the tensile strength and hardness decreased slightly, and the elongation and Charpy impact toughness were unchanged with aging temperatures over $750^{\circ}C$. The tensile strength and hardness increased rapidly at the early stage of aging, and then increased slowly beyond a certain time. The elongation and Charpy impact toughness decreased rapidly at the early stage of aging, and then remained unchanged beyond a certain time. The phase that formed at the early stage of aging and the lower aging temperature had a considerable effect on the elongation and Charpy impact toughness of the super duplex stainless steel with W.
Superduplex stainless steels are important materials to the oil and gas industry, especially for off-shore production. TIG welding of super duplex stainless steels to obtain the optimal phase balance between austenite and ferrite is mainly achieved by controlling the cooling rate and the weld chemistry. The latter depends on the filler wire chosen and the shielding gas used. If TIG welding of superduplex stainless steels is performed with argon shielding gas only, then nitrogen gets lost from the weld pool, which can result in a ferrite-rich weld metal, with an inferior corrosion resistance than parent metal. In the present study, nitrogen permeation model from the shield gas which gets into the weld metal in DCEN-TIG welding has suggested. This plasma stream model shows characteristics of permeation of nitrogen ions into the molten metal due to the strong physical effect of plasma stream which formed by the arc pressure rather than the permeation of nitrogen ions caused by electric effect.
In order to evade the premature failure of super duplex stainless steels (SDSSs) in some harsh environments, the increase of their mechanical properties is a promising approach. In this study, based on the laser powder bed fusion (LPBF) technique, SDSS matrix composites without post heat treatment were fabricated by using the powder mixture of SDSSs, super austenitic stainless steels (SASSs) and micron-sized TiC particles. Many in-situ TiCxNy nanoparticles were found to be formed by using micron-sized TiC particles in as-built composites, and both fine ferrite and austenite grains were generated. The as-built composites exhibited an excellent combination of high ultimate tensile strength (UTS) (~1066 MPa) and good uniform elongation (UE) (~15.6%), showing a better mechanical property compared with other reported LPBF-fabricated SDSSs, which was mainly attributed to the fine grain, Orowan and dislocation strengthening mechanisms. In particular, the successful fabrication of SDSS matrix composites can set the stage for producing high-performance metallic parts via LPBF technique.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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