New aspects of sensitization behavior in recent 316 type austenitic stainless steels

Abstract

Intergranular precipitation behavior of 316 and 316L stainless steels after annealing at 600-900 C for 5 min-50 hrs. was examined using transmission electron microscopy of carbon extraction replicas and thin foil techniques. Precipitated particles were identified by electron diffraction analysis. Chemical compositions of precipitated particles were measured from EDX (Energy Dispersed X-ray spectroscopy) spectra by a semiquantitative method. When 316 steel was annealed at 750-850 C for 15 min. or longer, only M23C6 carbide was identified at grain boundaries. For 316L steel, however, three kinds of particles, i.e. Laves phase, M23C6 and a quasicrystal, were precipitated at the grain boundaries when annealed at 700-800 C for 10 hrs or longer. Most of the precipitated particles at grain boundaries of annealed 316L steel were Laves phase. M23C6 recipitation caused Cr depletion at grain boundaries of the annealed 316L steel, but the formation of Laves phase did not induce the Cr depletion at grain boundaries of annealed 316L steel. Although no Cr depletion occurred, the grain boundaries of annealed 316L steel were attacked in Oxalic acid etch tests and Strauss tests, probably because of electrical potential difference between the Laves phases and matrix, and/or low Cr contents in Laves phases. After single-pass welding with cooling rates higher than 0.07 C/s, the weld HAZs of both 316 and 316L seem to be free of sensitivity to intergranular attack.

316および316Lステンレス鋼を、600?900度Cで50時間処理して、粒界析出挙動を、炭素レプリカと箔技術を用いる電子顕微鏡で調べた。析出粒子は、電子回折分析で同定した。析出粒子の化学組成は、EDX(エネルギー分散X線分光)スペクトルより、半定量法で測定した。316鋼を750?800度Cで15分間焼鈍した場合、結晶粒界には、M23C6炭化物のみが同定された。しかし316L鋼では、700?800度Cで10時間以上焼鈍した場合、Laves相、M23C6および準結晶の3種類の粒子が結晶粒界に析出した。焼鈍した316L鋼の結晶粒界析出物のほとんどはLaves相である。M23C6の析出は、焼鈍した316鋼の結晶粒界でCr欠乏を引き起こしたが、Laves相の形成は、焼鈍した316L鋼の結晶粒界でのCr欠乏は起こさなかった。Cr欠乏は起こらなかったが、焼鈍した316鋼の結晶粒界は、しゅう酸エッチング試験やStrauss試験で腐食した。これは恐らくLaves相とマトリックス間の電位差によるものか、あるいは、Laves相の低Cr含有量によるものであろう。0.07度C/秒以上の冷却速度での1回パス溶接では、316も316Lも、溶接熱影響部は粒界腐食への感受性がなくなっているようである。