Effect of long-term ageing at 475 °C on microstructure and properties of a Cr-Ni-Ti-Mo stainless martensitic steel

Abstract

This study deals with the effect of long-term ageing at 475 °C on microstructure and properties of a Custom 465 alloy. The theoretical part is about the microstructure and mechanical properties of the precipitation hardened stainless steels, the formation of reverted austenite and its effect on the mechanical properties of steels, and the process of 475 °C embrittlement in Fe-Cr steels. Experimental studies using TEM & XRD reveal that quality heat treatment results in the precipitation of η-Ni3Ti particles and the formation of a small fraction of reverted austenite in tempered lath martensite. Subsequent aging treatment of the Custom 465 alloy at 475 °C for 1000 hrs. and 2000 hrs. results in additional precipitation of η-Ni3Ti particles and α´-Cr rich phase due to spinodal decomposition of the α-solid solution. Furthermore, the fraction of reverted austenite in tempered martensite increases with increasing annealing duration. Prolonged ageing results in the decreasing of strength values. However, elongation and impact energy remain almost unaffected. Increasing the fraction of reverted austenite during aging helps to overcome the hardening effect of the α´-Cr rich phase.

Tato práce se zabývá vlivem dlouhodobého stárnutí na teplotě 475 °C na mikrostrukturu a vlastnosti slitiny Custom 465. V teoretické části práce je diskutována mikrostruktura a mechanické vlastnosti precipitačně vytvrditelných nerezavějících ocelí, tvorba reverzního austenitu a jeho vliv na mechanické vlastnosti a proces 475 °C zkřehnutí Fe – Cr ocelí. Experimentální studium za použití TEM  XRD prokázalo, že během tepelného zpracování na jakost došlo k precipitaci η-Ni3Ti částic a k tvorbě malého podílu reverzního austenitu v popuštěném laťkovém martenzitu. Následné stárnutí slitiny Custom 465 na teplotě 475 °C po dobu 1000 hod. a 2000 hod. vedlo k dodatečné precipitaci částic η-Ni3Ti a α-Cr bohaté fáze v důsledku spinodálního rozpadu tuhého roztoku α. Kromě toho, s prodlužováním doby žíhání se zvyšoval podíl reverzního austenitu v popuštěném martenzitu. S prodlužující se dobou žíhání klesaly pevnostní vlastnosti slitiny. Nicméně, hodnoty prodloužení a nárazové práce téměř nebyly ovlivněny. Zvyšování podílu reverzního austenitu v mikrostruktuře během stárnutí umožnilo překonat vytvrzující efekt α-Cr bohaté fáze.