Academic literature on the topic 'Duplex stainless steels (DSS)'

In the present work the effect of isothermal ageing treatment on the microstructure and on the localized corrosion resistance of a duplex stainless steel (DSS) was investigated. Specimens taken from a hot rolled cylindrical duplex stainless bar with 22% Cr grade were solution annealed at 1050&deg<br>C and then sensitization heat treatments were conducted at 650, 725 and 800&deg<br>C with duration ranging from 100 to 31622 min. The microstructural changes were examined by the light optical microscopy (LOM) and scanning electron microscopy (SEM). XRD technique and EDS analysis were used for microstructural evolution. Double Loop Electrochemical Potentiodynamic Reactivation (DLEPR) and standard weight loss immersion acid tests were performed in order to determine the degree of sensitization (DOS) to intergranular corrosion. The surfaces remained after the DLEPR test and the weight loss immersion test were also examined to observe the attack locations and their relationship with the chromium depleted zones. The degree of sensitization is measured by determining the ratio of the maximum current generated by the reactivation (reverse) scan to that of the anodic (forward) scan, (Ir/Ia) x 100. Ir is very small (less than 10-5 A/cm2) for solution annealed samples at 1050&deg<br>C for 1 hr and those aged at 650&deg<br>C for 100 and 316 min after the solution heat treatment, with the Ir/Ia ratios of 0.027634%, 0.033428% and 0.058928% respectively. Hence these samples were considered as unsensitized and their microstructure was composed of primary ferrite and austenite. However, Ir increased to values as high as 10-2 A/cm2 and even approached Ia for all samples aged for other temperatures and times, associated with high Ir/Ia ratios. The increased degree of sensitization can be attributed to stronger effect of chromium and molybdenum depleted areas. The microstructure was composed of primary ferrite and austenite including also sigma phase and the secondary austenite that would be responsible for the localized chromium impoverishment. The time required for sensitization was shorter in samples aged at higher temperatures. Accordingly ageing times of 1000 min at 725&deg<br>C and of 316 min at 800&deg<br>C were sufficient, whereas times longer than 10000 min was needed to achieve a sensitized structure at 650&deg<br>C.

Duplex stainless steels, DSS are stainless steels that consist of the two phases austenite and ferrite.  The DSS have superb properties and are widely used in industries such as nuclear power and in pressure vessels, pipes and in pipelines.  The use of DSS are limited due to embrittlement which occurs at temperatures from 250 to 550 oC. This imposes a general limited service temperature of 250 oC. The mechanism mainly responsible for the embrittlement is a phase separation occurring in the ferrite phase. Furthermore, there is a direct link between the phase separation and the mechanical properties:  the ferrite hardness increases whereas the toughness decreases under low temperature aging.  In this thesis, the low-temperature embrittlement of duplex stainless  steels  was  studied  through  machine learning  modelling  and  experimental hardness-  and  microscopy measurements.   The  resulting  model  describes  the  data with an accuracy, R-squared = 0.94.  In combination with the experimental results, nickel  was identified  as  an  important  parameter  for  the  hardness  evolution.   This work aims to provide a fundamental study for understanding the importance of alloying elements on the phase separation in DSS, and provides a new methodology via a combination of machine learning and key experiments for the material design.<br>Duplexa rostfria stål är rostfria stål som består av de båda faserna ferrit och austenit. De har extraordinära egenskaper och används brett inom industrin, t ex. i kärnkraftverk och  i  tryckkärl  och  pipelines.  Användningen av  duplexa  rostfria stål  är  begränsad p.g.a.  försprödning som uppstår i legeringarna vid temperaturer mellan 250-550 oC, vilket  medför  att  den  tillåtna  temperaturen  vid  användning  begränsas  till  under 250 oC.  Den  främsta  orsaken  till  försprödningen  är  en  fasseparation  i  den  ferrita fasen under åldring vid låg temperatur.  Vidare leder fasseparationen till mekaniska förändringar i ferritfasen: hårdheten  ökar  medan  segheten  minskar.   I  den här  rapporten  undersöks försprödningen  av  duplexa  rostfria  stål  vid  åldring  med hjälp av datormodellering med maskininlärning samt av experimentella hårdhets- och mikroskopiska  mätningar.   Modellen  hade  en  noggrannhet  (determinationsko- efficienten,  R2)  på  0.94.   Resultatet  från  modellen  visade  tillsammans  med de  experimentella  resultaten  att  nickel  är  ett  legeringsämne  som  har  stor betydelse  för hårdhetsökningen.  Detta  arbete  syftar  till  att  utgöra  en grundläggande  studie  för att förstå påverkan från olika legeringsämnen på fasseparationer i DSS, och bidrar med en ny metodik för materialdesign som kombinerar maskininlärning och utvaldaexperiment.<br>EIT RawMaterial Project ENDUREIT

Les aciers inoxydables sont employés dans des secteurs d’activitéspour lesquels les caractéristiques mécaniques et la résistance à lacorrosion sont primordiaux. Les nuances austéno-ferritiques sansmolybdène (lean-duplex), ont une résistance à la corrosion et despropriétés mécaniques supérieures aux aciers inoxydables austénitiques.Cependant, leur usinabilité est inférieure à celle de leur homologueausténitique. Pour améliorer cette propriété des éléments peuvent êtreajoutés dans les nuances, tel que le niobium. L’objectif de cette étude estd’améliorer l’usinabilité des lean-duplex sans dégrader les autrespropriétés. Différentes teneurs en niobium ont été ajoutées dans un1.4362 pour comprendre comment cet élément affecte la microstructure,la résilience, et la résistance à la corrosion par piqûres. Ces résultatsvont permettre de définir une teneur en niobium optimale. Pour finir, desessais d’usinabilité et de résilience ont été effectués sur des couléesindustrielles de 1.4362 avec et sans niobium après divers traitementsthermiques pour comprendre l’influence d’un ajout de niobium sur cesdeux propriétés<br>Stainless steels are used in some industries requiring mechanicalproperties and corrosion resistance. Lean duplex have higher corrosionresistance and mechanical properties than the austenitic stainless steels.However, their machinability is below that of the corresponding austeniticstainless steels. To improve it, some elements can be added in thegrade, like niobium. The aim of this study is to increase machinability oflean duplex grades without degrading their other properties. Differentcontents of niobium were tested in a 1.4362 to understand how thiselement affects the microstructure, the toughness and the pittingcorrosion resistance. With these results optimum niobium content isdefined. Turning and toughness experiments were done on industrial1.4362 grades with and without niobium and with different heatstreatments in order to understand how niobium can influence theseproperties

Les aciers inoxydables austéno-ferritiques présentent une microstructure biphasée dans laquelle se mêlent austénite et ferrite. Leurs caractéristiques mécaniques élevées ainsi que leur bonne tenue en corrosion en font un candidat sérieux pour remplacer les aciers inoxydables austénitiques. Malheureusement, la faible forgeabilité de ces alliages rend la fabrication de tôles particulièrement critique. En effet, le phénomène de " crique de rive " est fréquemment rencontré au cours des étapes du laminage à chaud. Par conséquent, cela nécessite des opérations supplémentaires comme le découpage des rives, ce qui aboutit à une augmentation des coûts de production. Les différents facteurs influençant la ductilité à chaud de ces aciers sont passés en revue afin d'identifier quels sont les zones d'ombres. La synthèse bibliographique révèle deux zones d'ombres : d'une part, le manque d'un essai de ductilité à chaud permettant de discriminer différentes microstructures en terme de résistance à la propagation de fissure à haute température ; et d'autre part l'absence de données quantitative concernant la partition de la déformation entre la ferrite et l'austénite lors des étapes de mise en forme à chaud. Le concept de travail essentiel de rupture a été appliqué à hautes températures. Il a été démontré que cette méthode est fiable et discriminante pour quantifier la résistance à la propagation de fissure à haute température. Elle permet également de générer un paramètre physique pertinent pour optimiser les microstructures par rapport à un mode de mise en forme donné. La technique conventionnelle de micro-grilles a été adaptée de manière à cartographier à haute température les déformations à l'échelle de la microstructure. Cette technique fournit en plus des résultats qualitatifs concernant les mécanismes de déformations, des données quantitatives à propos de la partition de la déformation entre la ferrite et l'austénite. Ces données peuvent être utilisées afin de valider les modèles qui prédisent le comportement à chaud des aciers duplex pendant les premières étapes du laminage à chaud. Les deux outils developpés au cours de cette étude permettent de donner des solutions pour éviter le phénomène de " crique de rives ".

Les aciers inoxydables duplex présentent une combinaison intéressante entre des propriétés mécaniques élevées, une faible conductivité thermique et un coût relativement faible. Ils sont couramment employés dans le domaine du bâtiment comme rond à béton, application qui requière notamment une résistance élevée (Rm &gt; 950 MPa) et une ductilité importante (A% &gt; 15). Cette thèse a pour objectif d’améliorer le compromis résistance / allongement, en développant de nouvelles nuances duplex présentant une transformation martensitique induite par la plasticité (effet TRIP) aux caractéristiques contrôlées. L’optimisation de ce compromis a nécessité en particulier une compréhension détaillée des mécanismes de transformation et de déformation plastique associés à chaque phase : la ferrite (BCC), l’austénite (FCC) et la martensite (BCC).L’influence de la transformation martensitique sur le comportement mécanique est étudiée pour quatre alliages duplex de stabilité variable de la phase austénitique en fonction de leur composition chimique. L’influence d’une microstructure multiphasée sur la cinétique de transformation est déterminée grâce à l’élaboration de trois nuances modèles représentant respectivement une nuance duplex et es deux compositions représentatives de ses constituants austénite et ferrite. L’utilisation de plusieurs techniques de caractérisation à différentes échelles a permis de décrire à la fois les mécanismes de transformation de phase et leur cinétique en fonction de la déformation, donnant ainsi accès à leur influence sur le comportement mécanique. L’étude des champs cinématiques a mis en évidence l’impact de la phase martensitique sur la répartition des déformations dans la microstructure multi-phasée. Finalement l’utilisation d’un modèle mécanique prenant en compte explicitement la transformation martensitique a permis de reproduire le comportement mécanique d’un alliage duplex<br>Duplex stainless steels offer an attractive combination of high mechanical properties, low thermalconductivity and a relatively low cost. They are increasingly used as structural materials such as inthe construction sector as concrete reinforcement bars, where both high strength (Rm &gt; 900 MPa)and high elongation to failure (A% &gt; 15 %) are required. This thesis aims at improving the strength/ elongation compromise by developing new duplex stainless steel compositions experiencing a wellcontrolledmartensitic transformation induced by plasticity (TRIP effect). The optimisation of thiscompromise has required a good understanding of the transformation mechanisms and of plasticdeformation associated with each phase : ferrite (BCC), austenite (FCC) and martensite (BCC).The influence of martensitic transformation on mechanical behavior has been studied in four duplexgrades of variable austenite stability as a function of their chemical composition. The influence ofmultiphase microstructure on martensitic transformation kinetics has been determined by makingthree alloys respectively representative of a duplex grade and its two constituents (austenite andferrite). Using multiple characterization techniques at different scales has allowed determiningboth the transformation mechanisms and its kinetics as a function of strain, giving thus accessto the influence of transformation on the mechanical behavior. The study of kinematic fields hashighlighted the impact of the martensitic phase on the distribution of deformations. Finally, theuse of a mechanical model taking explicitly into account the phase transformation has allowed theduplication of the mechanical behavior of a duplex stainless steel