Temper Gevrekliği: Cr-Mo Çeliklerinde 375–575 °C Tuzağı

Olgu

Temper gevrekliği, belirli alaşımlı çelikler yaklaşık 375–575 °C aralığında tutulduğunda veya bu aralıktan yavaş soğutulduğunda gelişen bir darbe tokluğu kaybıdır. Çeliğin çekme özellikleri ve sertliği neredeyse hiç değişmez — bir parça her rutin testi geçebilir ve yine de oda sıcaklığında gevrek olabilir, sünek-gevrek geçiş sıcaklığı keskin şekilde yukarı kaymış olur. En iyi krom ve Cr-Mo çeliklerinde, basınçlı kaplar, rotorlar ve ağır cıvatalar için kullanılan 2.25Cr-1Mo ve Cr-Mo-V aileleri de dahil olmak üzere bilinir.

Mekanizma: tane sınırlarındaki safsızlıklar

Gevreklik ana alaşım elementlerinin kendisinden kaynaklanmaz. Eser safsızlıklar — başta fosfor, kalay, antimon ve arsenik — çelik kritik aralıkta beklerken ön östenit tane sınırlarına segrege olur, sınırları zayıflatır, böylece kırılma taneler arasında ilerler. Manganez ve krom segregasyonu teşvik eder; orta miktarlardaki molibden bunu geciktirir, bu da Mo'nun pek çok basınçlı kap kalitesinde yer almasının nedenlerinden biridir.

Mekanizmadan iki özellik çıkar:

• Tersine çevrilebilir. Aralığın üzerine yeniden ısıtmak (ve makul hızda soğutmak) segregasyonu yeniden çözer ve tokluğu geri kazandırır — bu nedenle daha düşük sıcaklıklarda temperlenmiş martenzitin tek yönlü gevrekliğinden farklı olarak "tersine çevrilebilir temper gevrekliği" denir.
• Zamana bağlıdır. Aralıktan kısa geçişler az zarar verir; uzun bekletmeler, kalın kesitlerin fırında yavaş soğutulması ve aralık içinde yıllarca servis hasarı biriktirir.

Şartnameler bununla nasıl mücadele eder

Neden kimya olduğu için, savunma satın alma gerekliliklerine yazılır:

• Safsızlık sınırları — rafineriler P, Sn, Sb ve As'yi düşük seviyelerde kontrol eder ve kritik dövmelerin alıcıları satın alma siparişinde birleşik gevreklik parametrelerini (yaygın olarak kullanılan J-faktörü ve X-bar formülleri bu elementleri birlikte ağırlıklandırır) belirtir.
• Temperleme uygulaması — mümkün olduğunda aralığın üzerinde temperleyin ve kalın kesitlerde bu aralıktan yavaş soğutmaktan kaçının; aralıkta yaşayacak kaplar için malzemeyi nitelendirmek üzere kademeli soğutma test çevrimleri kullanılır.
• Darbe testi ile kabul — bazen simüle edilmiş bir gevrekleştirme çevrimi sonrasında Charpy geçiş sıcaklığı gereklilikleri, varsaymak yerine gerçek tokluğu doğrular.

Pratik değerlendirme

Bir Cr-Mo bileşeni 400–550 °C'de uzun süre servis vermişse ve değerlendirilmesi gerekiyorsa, tek başına sertlik tokluğu hakkında hiçbir şey söylemez. Tersine, sıkı safsızlık sınırlarını karşılayan ve doğru temperlenmiş yeni bir dövme, temperleme sıcaklığı aralığa yakın seçildiği için tek başına "risk altında" değildir — olgu safsızlıkları, sıcaklığı ve zamanı birlikte gerektirir.

Nasıl tespit edilir

Sertlik ve çekme mukavemeti normal kaldığı için temper gevrekliği Charpy darbe testi ile bulunur — özellikle gevrekleşmemiş duruma kıyasla sünek-gevrek geçiş sıcaklığındaki kayma ile. Tek bir sıcaklıkta ölçülen tokluk yanıltıcı olabilir; geçiş eğrisi kanıttır. Bir bileşenin geçmişi şüpheli olduğunda, parçadan trepan ile alınan numuneler veya orijinal dövmenin uzantıları test edilir, bazen tanıyı doğrulamak için gevrekliği giderici bir yeniden ısıtma sonrasında: tokluk yeniden ısıtma ve hızlı soğutma sonrasında geri gelirse, neden sürünme veya hidrojen hasarı gibi kalıcı hasar değil, temper gevrekliğiydi.