Published April 1, 2020 | Version v1
Publication Open

Effect of Low-Temperature Plasma Nitriding on Corrosion and Surface Properties of Duplex Stainless Steel UNS S32205

Creators

  • 1. Universidade Tecnológica Federal do Paraná
  • 2. Fundación Universitaria Los Libertadores

Description

Abstract The duplex stainless steel UNS S32205 was plasma nitrided at 380 °C for 10 h using a gas mixture of 25% N 2 -75% H 2 . The thickness of the nitrided layer was 4.5 ± 0.5 μm, composed mainly of nitrogen-expanded austenite and iron nitrides precipitates. There was an increase in surface hardness around 2.6 and 3.8 times in the nitrided layer formed on the austenite and the ferrite phases, respectively, in relation to the untreated samples. The surface texture parameters skewness ( S sk ), maximum peak height ( S p ) and texture aspect ratio ( S tr ) were the most appropriate parameters for studying the topography changes after treatment. An improvement in the localized corrosion properties after the nitriding treatment was revealed by the cyclic polarization curves. The nitrided samples showed higher pitting corrosion and repassivation potentials compared to the untreated material. The ferritic phases and grain boundaries were more susceptible to corrosion in the nitrided samples. The potentiodynamic curves of the nitrided samples exhibited a hillside on the passive-to-transpassive transition. This feature was already observed by other researchers, but it has not been well investigated. Potentiostatic studies demonstrated that metastable pitting took place on this transition.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نبذة مختصرة تم معالجة البلازما UNS S32205 المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين عند 380 درجة مئوية لمدة 10 ساعات باستخدام خليط غازي من 25 ٪ N 2 -75 ٪ H 2 . كان سمك الطبقة النيتريدية 4.5 ± 0.5 ميكرومتر، وتتكون بشكل رئيسي من الأوستينيت الموسع للنيتروجين ونتريدات الحديد المترسبة. كانت هناك زيادة في صلابة السطح حوالي 2.6 و 3.8 مرة في الطبقة النيتريدية المتكونة على مرحلتي الأوستينيت والفريت، على التوالي، فيما يتعلق بالعينات غير المعالجة. كانت معلمات نسيج السطح ( S sk ) والحد الأقصى لارتفاع الذروة ( S p ) ونسبة عرض الملمس ( S tr ) هي المعلمات الأكثر ملاءمة لدراسة التغيرات الطوبوغرافية بعد العلاج. تم الكشف عن تحسن في خصائص التآكل الموضعي بعد معالجة النترة من خلال منحنيات الاستقطاب الدوري. أظهرت العينات النيتريدية إمكانات أعلى للتآكل وإعادة التخميل مقارنة بالمواد غير المعالجة. كانت الأطوار الحديدية وحدود الحبوب أكثر عرضة للتآكل في العينات النيتريدية. أظهرت المنحنيات الديناميكية القوية للعينات النيتريدية جانب تل على الانتقال السلبي إلى السلبي. تمت ملاحظة هذه الميزة بالفعل من قبل باحثين آخرين، ولكن لم يتم التحقيق فيها بشكل جيد. أظهرت الدراسات الاستباقية أن تأليبًا مستقرًا حدث في هذا الانتقال.

Translated Description (French)

Résumé L'acier inoxydable duplex UNS S32205 a été nitruré au plasma à 380 °C pendant 10 h en utilisant un mélange gazeux de 25 % N 2 -75 % H 2 . L'épaisseur de la couche nitrurée était de 4,5 ± 0,5 μm, composée principalement d'austénite expansée à l'azote et de précipités de nitrures de fer. Il y a eu une augmentation de la dureté de surface d'environ 2,6 et 3,8 fois dans la couche nitrurée formée sur les phases austénite et ferrite, respectivement, par rapport aux échantillons non traités. Les paramètres d'asymétrie de texture de surface ( S sk ), de hauteur maximale de pic ( S p ) et de rapport d'aspect de texture ( S tr ) étaient les paramètres les plus appropriés pour étudier les changements de topographie après traitement. Une amélioration des propriétés de corrosion localisée après le traitement de nitruration a été révélée par les courbes de polarisation cyclique. Les échantillons nitrurés ont montré des potentiels de corrosion par piqûres et de repassivation plus élevés par rapport au matériau non traité. Les phases ferritiques et les joints de grains étaient plus sensibles à la corrosion dans les échantillons nitrurés. Les courbes potentiodynamiques des échantillons nitrurés présentaient un flanc de colline sur la transition passive-transpassive. Cette caractéristique a déjà été observée par d'autres chercheurs, mais elle n'a pas été bien étudiée. Des études potentiostatiques ont démontré que des piqûres métastables ont eu lieu sur cette transition.

Translated Description (Spanish)

Resumen El acero inoxidable dúplex UNS S32205 se nitruró con plasma a 380 ° C durante 10 h utilizando una mezcla de gases de 25% N 2 -75% H 2 . El espesor de la capa nitrurada fue de 4.5 ± 0.5 μm, compuesta principalmente por austenita expandida con nitrógeno y precipitados de nitruros de hierro. Hubo un aumento en la dureza de la superficie de alrededor de 2,6 y 3,8 veces en la capa nitrurada formada en las fases de austenita y ferrita, respectivamente, en relación con las muestras no tratadas. Los parámetros de textura superficial sesgo ( S sk ), altura máxima del pico ( S p ) y relación de aspecto de la textura ( S tr ) fueron los parámetros más apropiados para estudiar los cambios topográficos después del tratamiento. Las curvas de polarización cíclica revelaron una mejora en las propiedades de corrosión localizada después del tratamiento de nitruración. Las muestras nitruradas mostraron mayores potenciales de corrosión por picadura y repasivación en comparación con el material no tratado. Las fases ferríticas y los límites de grano fueron más susceptibles a la corrosión en las muestras nitruradas. Las curvas potenciodinámicas de las muestras nitruradas exhibieron una ladera en la transición pasiva a transpasiva. Esta característica ya fue observada por otros investigadores, pero no ha sido bien investigada. Los estudios potenciostáticos demostraron que se produjeron picaduras metaestables en esta transición.

Files

s11665-020-04753-6.pdf.pdf

Files (6.0 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:1b234db228b67a98dfe539662f08e64f
6.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير نترة البلازما منخفضة درجة الحرارة على خصائص التآكل والسطح من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج UNS S32205
Translated title (French)
Effet de la nitruration par plasma à basse température sur les propriétés de corrosion et de surface de l'acier inoxydable duplex UNS S32205
Translated title (Spanish)
Efecto de la nitruración por plasma a baja temperatura sobre la corrosión y las propiedades superficiales del acero inoxidable dúplex UNS S32205

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3016132266
DOI
10.1007/s11665-020-04753-6

Is supplement to
https://openalex.org/W2896061808 (Other)
https://openalex.org/W2512362776 (Other)
https://openalex.org/W2167595547 (Other)
https://openalex.org/W2130856919 (Other)
https://openalex.org/W2125676952 (Other)
https://openalex.org/W2079691818 (Other)
https://openalex.org/W2066038184 (Other)
https://openalex.org/W2055667438 (Other)
https://openalex.org/W1988215313 (Other)
https://openalex.org/W1855078487 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1032675848
  • https://openalex.org/W1615999112
  • https://openalex.org/W1787448820
  • https://openalex.org/W1972726884
  • https://openalex.org/W2008820999
  • https://openalex.org/W2012960315
  • https://openalex.org/W2022951519
  • https://openalex.org/W2027884170
  • https://openalex.org/W2053026128
  • https://openalex.org/W2065186855
  • https://openalex.org/W2084006412
  • https://openalex.org/W2085458612
  • https://openalex.org/W2090250610
  • https://openalex.org/W2137052426
  • https://openalex.org/W2151701394
  • https://openalex.org/W2522367649
  • https://openalex.org/W2551209474
  • https://openalex.org/W2556065968
  • https://openalex.org/W2573166912
  • https://openalex.org/W2743346242
  • https://openalex.org/W2767984339
  • https://openalex.org/W2895997574
  • https://openalex.org/W2945963887
  • https://openalex.org/W2971059775
  • https://openalex.org/W2971288948
  • https://openalex.org/W4250463496
  • https://openalex.org/W70435007