Päästöhauraus: 375–575 °C ansa Cr-Mo-teräksissä

Ilmiö

Päästöhauraus on iskusitkeyden menetys, joka kehittyy, kun tiettyjä seosteräksiä pidetään suunnilleen 375–575 °C alueella tai jäähdytetään hitaasti sen läpi. Teräksen veto-ominaisuudet ja kovuus tuskin muuttuvat — osa voi läpäistä jokaisen rutiinitestin ja silti olla hauras huoneenlämpötilassa, sitkeä–hauras-siirtymälämpötilan siirtyessä jyrkästi ylöspäin. Se tunnetaan parhaiten kromi- ja Cr-Mo-teräksissä, mukaan lukien 2.25Cr-1Mo- ja Cr-Mo-V-perheet, joita käytetään paineastioihin, roottoreihin ja raskaisiin ruuveihin.

Mekanismi: epäpuhtaudet raerajoilla

Haurastumista eivät aiheuta pääseosaineet itse. Jälkiepäpuhtaudet — pääasiassa fosfori, tina, antimoni ja arseeni — erottuvat aiemman austeniitin raerajoille, kun teräs on kriittisellä alueella, heikentäen rajoja niin, että murtuma kulkee rakeiden välillä. Mangaani ja kromi edistävät erottumista; molybdeeni kohtalaisissa määrissä hidastaa sitä, mikä on yksi syy, miksi Mo esiintyy niin monissa paineastialajeissa.

Kaksi piirrettä seuraa mekanismista:

• Se on palautuva. Uudelleenkuumennus alueen yläpuolelle (ja jäähdytys kohtuullisen nopeasti) liuottaa erottuman uudelleen ja palauttaa sitkeyden — tästä "palautuva päästöhauraus", erillisenä yksisuuntaisesta päästetyn martensiitin haurastumisesta alemmissa lämpötiloissa.
• Se on ajasta riippuva. Lyhyet läpikulut alueen läpi tekevät vähän haittaa; pitkät pidot, raskaiden poikkileikkausten hidas uunijäähdytys ja vuosien käyttö alueen sisällä kerryttävät vauriota.

Miten spesifikaatiot taistelevat sitä vastaan

Koska syy on kemia, puolustus kirjoitetaan hankintavaatimuksiin:

• Epäpuhtausrajat — jalostajat valvovat P, Sn, Sb ja As matalille tasoille, ja kriittisten takomusten ostajat spesifioivat yhdistettyjä haurastumisparametreja (laajalti käytetyt J-kerroin- ja X-bar-kaavat painottavat näitä aineita yhdessä) hankintatilauksessa.
• Päästökäytäntö — päästä alueen yläpuolelle, kun mahdollista, ja vältä hidasta jäähdytystä sen läpi raskaissa poikkileikkauksissa; askeljäähdytystestisyklejä käytetään hyväksymään materiaali astioille, jotka elävät alueella.
• Hyväksyntä iskutestauksella — Charpy-siirtymälämpötilavaatimukset, joskus simuloidun haurastumissyklin jälkeen, todentavat todellisen sitkeyden olettamisen sijaan.

Käytännön lukeminen

Jos Cr-Mo-komponentti on viettänyt pitkää käyttöä 400–550 °C:ssa ja se täytyy arvioida, kovuus yksin ei sano mitään sen sitkeydestä. Kääntäen uusi takokappale, joka täyttää tiukat epäpuhtausrajat ja on päästetty oikein, ei ole "riskissä" pelkästään siksi, että sen päästölämpötila valittiin alueen lähelle — ilmiö tarvitsee epäpuhtaudet, lämpötilan ja ajan yhdessä.

Miten se havaitaan

Koska kovuus ja vetolujuus pysyvät normaaleina, päästöhauraus löydetään Charpy-iskutestauksella — erityisesti sitkeä–hauras-siirtymälämpötilan siirtymällä haurastumattomaan tilaan verrattuna. Yhdessä lämpötilassa mitattu sitkeys voi johtaa harhaan; siirtymäkäyrä on näyttö. Kun komponentin historia on epäilyttävä, näytteet, jotka on trepanoitu osasta tai alkuperäisen takomuksen jatkeista, testataan, joskus haurastumisen poistolämmityksen jälkeen diagnoosin vahvistamiseksi: jos sitkeys palaa lämmityksen ja nopean jäähdytyksen jälkeen, syy oli päästöhauraus — pysyvän vaurion kuten virumisen tai vetyhyökkäyksen sijaan.