Temper embrittlement of cast duplex stainless steels after long-term aging

Abstract

Microstructural changes and fracture behavior in cast CF8M duplex stainless steel after aging at 300 to 450 C for 300 to 10,000 h have been investigated. Both, optical microscopical and transmission electron microscopical analyses, hardness and ferrite content measurements have been carried out in this study. Strengthening and overaging phenomena of the ferrite phase have been identified by hardness measurements. Spinodal decomposition and heterogeneous precipitation of G-phase were found to be responsible for strengthening of the ferrite phase after aging with a temper parameter P in the range ca. 1.8 to 4.0. Homogeneous precipitation of noncoherent alpha- and G-phases in ferrite, identified by both optical and transmission electron microscopical analyses for aging with P greater than 4.0 at 450 C, is associated with overaging phenomena. Three different fracture modes, dimples, cleavage and alpha/gamma grain boundary separation, have been observed for Charpy V-notch and CT (Computed Tomography) test specimens fractured at +20 C.

CF8M2相ステンレス鋼鋳造品を、300度Cから450度Cまで、300時間から10000時間時効した場合の微細構造の変化と破壊挙動を調べた。光学顕微鏡および透過電子顕微鏡分析で、硬度とフェライト含有量測定を行った。フェライト相の強化と過時効現象を、硬度測定で同定した。スピノーダル分解とG相の不均一析出が、焼戻パラメータPの1.8から4.0の範囲で時効処理した後のフェライト相の強度に影響していることが分かった。フェライト中の非コヒーレントなα'相とG相の均一析出は、光学顕微鏡でも透過電子顕微鏡分析でも、450度CでPが4.0以上の時効で同定されるが、これは過時効と共存した。3つの異なった破壊モード、ディンプル、へき開およびα/γ結晶粒界の分離を、+20度Cで破壊したシャルピーVノッチおよびCT試験片で観察した。