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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B 5/2017

14.07.2017

Effects of Nitrogen Segregation and Solubility on the Formation of Nitrogen Gas Pores in 21.5Cr-1.5Ni Duplex Stainless Steel

verfasst von: Hong-Chun Zhu, Zhou-Hua Jiang, Hua-Bing Li, Hao Feng, Shu-Cai Zhang, Guo-Hai Liu, Jun-Hui Zhu, Peng-Bo Wang, Bin-Bin Zhang, Guang-Wei Fan, Guo-Ping Li

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B | Ausgabe 5/2017

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Abstract

The nitrogen gas pore-formation mechanism was discussed with regard to the solidification of 21.5Cr-1.5Ni duplex stainless steels (DSSs) by considering nitrogen segregation and solubility. The segregation behavior of nitrogen was investigated with phase transformation using experimental detection methods and Thermo-Calc software calculations. The process associated with the formation of gas pores was illustrated clearly. The factors that influenced the formation of gas pores, including shrinkage, nitrogen content, solidification pressure, and alloying elements (Mn and Cr), were discussed in detail. The formation of nitrogen-rich phases [austenite phase (FCC), AlN, and hexagonal close packed] is beneficial to eliminate nitrogen segregation and suppressing gas pore formation. The nitrogen-depleted phase (ferrite phase (BCC)) exhibits an opposite effect. Regular gas pores are initially formed in locations consisting of the austenite phase. As the gas pores lengthen, ferrite and austenite phases alternately form around the gas pores. Solidification shrinkage can promote the formation of irregular gas pores at the centerline of the ingots. Increasing the nitrogen content is favorable to the formation of gas pores. Increasing solidification pressure is effective with regard to suppressing the formation of gas pore defects in DSSs. Increasing the Mn content can reduce the likelihood of gas pore formation; this can be attributed to the increased nitrogen solubility in the residual liquid surrounding the dendrites and the formation tendency of the nitrogen-rich phase. Increasing the Cr content exhibits a dual effect on gas pore formation, which is caused by the increased nitrogen solubility and segregation in the residual liquid.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat 1. A. Poznansky and P.J. Grobner: J.Mater. Energy Syst., 1985, vol. 7, pp. 64-74.CrossRef 1. A. Poznansky and P.J. Grobner: J.Mater. Energy Syst., 1985, vol. 7, pp. 64-74.CrossRef
2.
Zurück zum Zitat 2. X.C. Ma, Z.J. An, L. Chen, T.Q. Mao, J.F. Wang, H.J. Long and H.Y. Xue: Mater.Des., 2015, vol. 86, pp. 848-854.CrossRef 2. X.C. Ma, Z.J. An, L. Chen, T.Q. Mao, J.F. Wang, H.J. Long and H.Y. Xue: Mater.Des., 2015, vol. 86, pp. 848-854.CrossRef
3.
4.
Zurück zum Zitat 4. M. Esmailzadeh, M. Shamanian, A. Kermanpur and T. Saeid: Mater. Sci. Eng. A, 2013, vol. 561, pp. 486-491.CrossRef 4. M. Esmailzadeh, M. Shamanian, A. Kermanpur and T. Saeid: Mater. Sci. Eng. A, 2013, vol. 561, pp. 486-491.CrossRef
5.
6.
Zurück zum Zitat 6. H.M. Chung: Int.J. Pressure Vessels Piping, 1992, vol. 50, pp. 179-213.CrossRef 6. H.M. Chung: Int.J. Pressure Vessels Piping, 1992, vol. 50, pp. 179-213.CrossRef
7.
Zurück zum Zitat 7. R. Arola, J. Wendt and E. Kivineva: In. Mater. Sci. Forum, 1999, vol. 318, pp 297-302.CrossRef 7. R. Arola, J. Wendt and E. Kivineva: In. Mater. Sci. Forum, 1999, vol. 318, pp 297-302.CrossRef
8.
Zurück zum Zitat 8. Y.H. Park, J.W. Kim, S.K. Kim, Y.D. Lee and Z.H. Lee: Metall. Mater. Trans. B, 2003, vol. 34, pp. 313-320.CrossRef 8. Y.H. Park, J.W. Kim, S.K. Kim, Y.D. Lee and Z.H. Lee: Metall. Mater. Trans. B, 2003, vol. 34, pp. 313-320.CrossRef
9.
Zurück zum Zitat 9. C. Andreev and T. Rashev: In. Mater. Sci. Forum, 1999, vol. 318, pp 255-260.CrossRef 9. C. Andreev and T. Rashev: In. Mater. Sci. Forum, 1999, vol. 318, pp 255-260.CrossRef
10.
Zurück zum Zitat 10. A. Mitchell and H. Frederiksson: J. Mater. Sci., 2004, vol. 39, pp. 7275-7283.CrossRef 10. A. Mitchell and H. Frederiksson: J. Mater. Sci., 2004, vol. 39, pp. 7275-7283.CrossRef
11.
Zurück zum Zitat 11. M.R. Ridolfi and O. Tassa: Intermetallics, 2003, vol. 11, pp. 1335-1338.CrossRef 11. M.R. Ridolfi and O. Tassa: Intermetallics, 2003, vol. 11, pp. 1335-1338.CrossRef
12.
Zurück zum Zitat 12. S.H. Yang and Z.H. Lee: Mater. Sci. Eng. A, 2006, vol. 417, pp. 307-314.CrossRef 12. S.H. Yang and Z.H. Lee: Mater. Sci. Eng. A, 2006, vol. 417, pp. 307-314.CrossRef
13.
Zurück zum Zitat 13. Y.H. Park and Z.H. Lee: Mater. Sci. Eng. A, 2001, vol. 297, pp. 78-84.CrossRef 13. Y.H. Park and Z.H. Lee: Mater. Sci. Eng. A, 2001, vol. 297, pp. 78-84.CrossRef
14.
Zurück zum Zitat 14. M.B. Cortie and J.H. Potgieter: Metall. Trans. A, 1991, vol. 22, pp. 2173-2179.CrossRef 14. M.B. Cortie and J.H. Potgieter: Metall. Trans. A, 1991, vol. 22, pp. 2173-2179.CrossRef
15.
Zurück zum Zitat 15. V.J. Gadgil, A.G.B.M. Sasse, J.J. Swens and B.H. Kolster: J. Mater. Eng., 1991, vol. 13, pp. 291-297.CrossRef 15. V.J. Gadgil, A.G.B.M. Sasse, J.J. Swens and B.H. Kolster: J. Mater. Eng., 1991, vol. 13, pp. 291-297.CrossRef
16.
Zurück zum Zitat S.H. Yang and Z.H. Lee: In. Mater. Sci. Forum, 2005, vol. 475, pp 2679-2682.CrossRef S.H. Yang and Z.H. Lee: In. Mater. Sci. Forum, 2005, vol. 475, pp 2679-2682.CrossRef
17.
Zurück zum Zitat 17. K. Kubo and R. D Pehlke: Metall. Trans. B, 1985, vol. 16, pp. 359-366.CrossRef 17. K. Kubo and R. D Pehlke: Metall. Trans. B, 1985, vol. 16, pp. 359-366.CrossRef
18.
Zurück zum Zitat 18. A.K. Gupta, B.K. Saxena, S.N. Tiwari and S.L. Malhotra: J. Mater. Sci., 1992, vol. 27, pp. 853-862.CrossRef 18. A.K. Gupta, B.K. Saxena, S.N. Tiwari and S.L. Malhotra: J. Mater. Sci., 1992, vol. 27, pp. 853-862.CrossRef
19.
Zurück zum Zitat 19. A.H. Satir-Kolorz and H.K. Feichtinger: Zeitschrift für Metallkunde, 1991, vol. 82, pp. 689-697. 19. A.H. Satir-Kolorz and H.K. Feichtinger: Zeitschrift für Metallkunde, 1991, vol. 82, pp. 689-697.
20.
Zurück zum Zitat 20. G. Stein and I. Hucklenbroich: Mater. Manuf. Processes, 2004, vol. 19, pp. 7-17.CrossRef 20. G. Stein and I. Hucklenbroich: Mater. Manuf. Processes, 2004, vol. 19, pp. 7-17.CrossRef
21.
Zurück zum Zitat 21. A.D. Schino, J.M. Kenny, M.G. Mecozzi and M. Barteri: J. Mater. Sci., 2000, vol. 35, pp. 4803-4808.CrossRef 21. A.D. Schino, J.M. Kenny, M.G. Mecozzi and M. Barteri: J. Mater. Sci., 2000, vol. 35, pp. 4803-4808.CrossRef
22.
Zurück zum Zitat 22. P.S. Wei and S.Y. Hsiao: Int. J. Heat Mass Transfer, 2012, vol. 55, pp. 8129-8138.CrossRef 22. P.S. Wei and S.Y. Hsiao: Int. J. Heat Mass Transfer, 2012, vol. 55, pp. 8129-8138.CrossRef
23.
Zurück zum Zitat 23. A.Di Schino, M.G. Mecozzi, M. Barteri and J. M. Kenny: J. Mater. Sci., 2000, vol. 35, pp. 375-380.CrossRef 23. A.Di Schino, M.G. Mecozzi, M. Barteri and J. M. Kenny: J. Mater. Sci., 2000, vol. 35, pp. 375-380.CrossRef
24.
Zurück zum Zitat 24. J.P. Liang, Y.L. Gao, R.X. Li and Q.J. Zhai: Ironmaking Steelmaking, 2009, vol. 36, pp. 603-609.CrossRef 24. J.P. Liang, Y.L. Gao, R.X. Li and Q.J. Zhai: Ironmaking Steelmaking, 2009, vol. 36, pp. 603-609.CrossRef
25.
Zurück zum Zitat 25. A.G. Svyazhin, V.E. Bazhenov, L.M. Kaputkina, J. Siwka and V.E. Kindop: Metallurgist, 2015, vol. 58, pp. 959-966.CrossRef 25. A.G. Svyazhin, V.E. Bazhenov, L.M. Kaputkina, J. Siwka and V.E. Kindop: Metallurgist, 2015, vol. 58, pp. 959-966.CrossRef
26.
Zurück zum Zitat 26. A. Makaya and H. Fredriksson: Int. J. Cast Met. Res, 2013, vol. 20, pp. 73-83.CrossRef 26. A. Makaya and H. Fredriksson: Int. J. Cast Met. Res, 2013, vol. 20, pp. 73-83.CrossRef
27.
Zurück zum Zitat A.G. Svyazhin, L.M. Kaputkina, V.E. Bazhenov, Z. Skuza, E. Siwka and V.E. Kindop: Phys Met Metallogr, 2015, vol. 116, pp. 552-561.CrossRef A.G. Svyazhin, L.M. Kaputkina, V.E. Bazhenov, Z. Skuza, E. Siwka and V.E. Kindop: Phys Met Metallogr, 2015, vol. 116, pp. 552-561.CrossRef
28.
Zurück zum Zitat 28. Z.H. Jiang, H.B. Li, Z.P. Chen, Z.Z. Huang, D.L. Zou and L.K. Liang: Steel Res. Int., 2005, vol. 76, pp. 740-745.CrossRef 28. Z.H. Jiang, H.B. Li, Z.P. Chen, Z.Z. Huang, D.L. Zou and L.K. Liang: Steel Res. Int., 2005, vol. 76, pp. 740-745.CrossRef
29.
Zurück zum Zitat 29. H. Feichtinger and G. Stein: In. Mater. Sci. Forum, 1999, vol. 318, pp. 261-270.CrossRef 29. H. Feichtinger and G. Stein: In. Mater. Sci. Forum, 1999, vol. 318, pp. 261-270.CrossRef
30.
31.
Zurück zum Zitat 31. P.S. Wei, Y.K. Kuo, S.H Chiu and C.Y. Ho: Int. J. Heat Mass Transfer, 2000, vol. 43, pp. 263-280.CrossRef 31. P.S. Wei, Y.K. Kuo, S.H Chiu and C.Y. Ho: Int. J. Heat Mass Transfer, 2000, vol. 43, pp. 263-280.CrossRef
32.
Zurück zum Zitat 32. M. Heidarzadeh and H. Keshmiri: J Iron Steel Res Int, 2013, vol. 20, pp. 78-83.CrossRef 32. M. Heidarzadeh and H. Keshmiri: J Iron Steel Res Int, 2013, vol. 20, pp. 78-83.CrossRef
33.
Zurück zum Zitat 33. J.Q. Wang, P.X. Fu, H.W. Liu, D.Z. Li and Y.Y. Li: Mater. Des., 2012, vol. 35, pp. 446-456.CrossRef 33. J.Q. Wang, P.X. Fu, H.W. Liu, D.Z. Li and Y.Y. Li: Mater. Des., 2012, vol. 35, pp. 446-456.CrossRef
34.
Zurück zum Zitat 34. P. Lan, H.Y. Tang and J.Q. Zhang: Metall. Mater. Trans. A, 2016, vol. 47, pp. 1-21.CrossRef 34. P. Lan, H.Y. Tang and J.Q. Zhang: Metall. Mater. Trans. A, 2016, vol. 47, pp. 1-21.CrossRef
Metadaten
Titel
Effects of Nitrogen Segregation and Solubility on the Formation of Nitrogen Gas Pores in 21.5Cr-1.5Ni Duplex Stainless Steel
verfasst von
Hong-Chun Zhu
Zhou-Hua Jiang
Hua-Bing Li
Hao Feng
Shu-Cai Zhang
Guo-Hai Liu
Jun-Hui Zhu
Peng-Bo Wang
Bin-Bin Zhang
Guang-Wei Fan
Guo-Ping Li
Publikationsdatum
14.07.2017
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions B / Ausgabe 5/2017
Print ISSN: 1073-5615
Elektronische ISSN: 1543-1916
DOI
https://doi.org/10.1007/s11663-017-1021-x

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