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The relation between microstructure and corrosion behavior of GTA welded AZ31B magnesium sheet
(2007)
Welding of AZ31B magnesium alloy was carried out using gas-tungsten arc (GTA) welding. The microstructure and the corrosion behavior of welded magnesium AZ31B alloy were investigated. ac and dc polarization tests were carried out on the welded Mg sheet. The microstructure was examined using optical and electron microscopy (TEM and SEM), X-ray analysis and EDS. Scanning Kelvin probe force microscopy (SKPFM) was used in order to measure the Volta potential of different phases relative to the matrix. The results showed that the GTA process effected both the microstructure and the corrosion behavior. These results can be explained by the effects of the process on microstructure of AZ31B Mg alloy sheet such as grain size and precipitates caused by the change in precipitation and recrystallization behavior.
Eine Anzahl verschiedener Effekte ergibt sich aus der Anwesenheit von Wasserstoff während des Schweißens hochlegierter Stähle. Die Betriebsdauer von geschweißten Bauteilen ist außerdem stark von der Anwesenheit von Wasserstoff im Umgebungsmedium und der Anfälligkeit der verschiedenen Schweißnahtgefüge für eine Degradation ihrer Eigenschaften durch Wasserstoff abhängig. Als eine relative neue Werkstoffgeneration finden supermartensitische hoch legierte Stähle (Supermartensitic Stainless Steels - SMSS) zunehmend als Ersatz für teuere Legierungen insbesondere in der Öl- und Gasindustrie Verwendung. Als Konsequenz ihres martensitischen Gefüges sind diese Legierungen anfällig für eine wasserstoffunterstützte Rissbildung (Hydrogen Assisted Cracking - HAC). Der Widerstand von supermartensitischen Stählen gegen wasserstoffunterstützte Spannungsrisskorrosion (Hydrogen Assisted Stress Corrosion Cracking - HASCC) unter Sauergasbedingungen wurde vor allem für industrielle Einsatzzwecke extensiv untersucht. Solche Studien vornehmlich an Grundwerkstoffen basieren überwiegend auf Standard-Prüfverfahren. Dem gegenüber würde das grundsätzliche Verhalten von Wasserstoff in den Gefügen geschweißter supermartensitischer Stähle wenig untersucht. Die zentralen Gründe für die diesem Beitrag zugrunde liegende Studie waren daher, die Effekte des Wasserstoffs auf das Gefüge von Wolfram Inert Gas (WIG)-Schweißungen supermartensitischer Stähle und die entsprechenden Wasserstoff-Trapping-Mechanismen zu untersuchen. Die Wirkungen des Wasserstoffs auf die verschiedenen WIG-geschweißten Gefüge wurden mittels Röntgendiffraktometrie, Lichtmikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie untersucht. Eine Anzahl von Verfahren wurde außerdem angewendet, um den absorbierten Wasserstoff quantitativ zu bestimmen. Die Wechselwirkung zwischen Wasserstoff mit den mikrostrukturellen Defekten und die Charakteristika der Wasserstoffdesorption wurden mittels Thermischer Desorptionsspektroskopie (TDS) und Trägergas-Heißextraktionen des Wasserstoffs (LECO Analyse) untersucht. Die Wirkung des Gefüges auf die Absorption und Desorption von Wasserstoff werden im Detail diskutiert.
This paper describes austenitic-ferritic duplex stainless steels, SAF 2205, in the presence of hydrogen. The duplex stainless steels (DSS) properties include excellent resistance to stress corrosion cracking, high strength and good weldability. Those steels are preferably used in industries combining hydrogen and loads. Hydrogen location in addition to hydrogen binding energy with the steel's defects are of great importance for the analysis of hydrogen embrittlement model in that steel. It is known from previously published works that the susceptibility to hydrogen embrittlement will depend on the competition between reversible and irreversible traps; meaning a direct relation to the hydrogen's state and position in the steel. In this work, we examine the local hydrogen concentration, trapping and distribution by two modern and advanced techniques: thermal desorption spectrometry (TDS) and we support it by time of flight-secondary ion mass spectrometer (ToF-SIMS). In this paper, we support and give for the first time new insights and better understanding to the hydrogen embrittlement mechanism in SAF 2205. The trapping energies levels were calculated using TDS and Lee and Lee's model. This model revealed reversible in addition to irreversible trapping sites. Also the trapping controlling mechanism was found to be a combination of detrapping controlled mechanism and diffusion controlled mechanism. The use of ToF-SIMS for local imaging the distribution of hydrogen species supports the discussion of the different hydrogen traps in this type of steel. The hydrogen embrittlemet phenomenon in SAF 2205 will be discussed in details in that paper.
The effect of electrochemical charging of hydrogen on the structure of a lean duplex stainless steel LDX 2101® (EN 1.4162, UNS S32101) was examined by both Time-of-Flight secondary ion mass spectrometry and electron back-scatter diffraction. The goal is to correlate hydrogen concentration and induced structural changes. Chemical and structural characterizations were done for the same region at the sample's surface with sub-micron spatial resolution. Regions of interest were varying in size between 50 × 50 μm and 100 × 100 μm. The results show a phase transformation of austenite to mainly a defect-rich BCC and scarcely a HCP phase. The phase transformation occurred in deuterium rich regions in the austenite.
High resolution ToF-SIMS imaging of deuterium permeation and cracking in duplex stainless steels
(2017)
Fundamental understanding and elucidation of hydrogen assisted degradation and trapping mechanisms is dependent on sufficient imaging techniques for respective hydrogen interactions, in particular with multi-phase metallic microstructures. The present work shows the progress in elucidating the deuterium behavior in austenitic-ferritic duplex stainless steels under the consideration that deuterium behaves in many ways similarly to hydrogen. A novel combination of deuterium permeation and in-situ Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (ToF-SIMS) imaging technique is compared with post charging ToF-SIMS imaging experiments. As a step beyond state-of-the-art, integration of chemo-metric and high resolution structural characterization techniques with computational multivariate data analysis (MVA) and data fusion is presented.