Relation Between Pitting Potential and PREN Values for Ferrite and Austenite in Duplex Stainless Steels

Abstract

This work aims to investigate the relation between PREN of ferrite and austenite and the pitting potential of UNS S31803 DSS. Samples were solution-treated between 1040 °C and 1150 °C generating different phase fractions and, consequently, different alloy element contents. ThermoCalc® thermodynamic simulations were performed to predict the chemical composition of each phase allowing the PREN calculations. Besides, potentiodynamic polarization tests were conducted in 0.6 M NaCl solution at 70 °C to correlate pitting potential (Epit) and PREN. Thermodynamic simulation reveals that PREN for ferrite is higher than austenite between 975 °C and 1300 °C. Nevertheless, the electrochemical results show a slight reduction of pitting potential with increasing ferrite content, probably related to the reduction of Cr and Mo contents in this phase. Pits were found preferably in ferrite and in ferrite/austenite interfaces. This behavior suggests that, even with only a slight reduction of pitting potential and, consequently, a discrete corrosion resistance reduction, ferrite is more susceptible to pitting. No pits were found in austenite, suggesting that higher N contents are fundamental to maintain the corrosion resistance of this phase.

Zusammenfassung

Dieser Beitrag zielt darauf ab, die Beziehung zwischen PREN von Ferrit und Austenit und dem Lochfraßpotenzial von UNS S31803 DSS zu untersuchen. Die Proben wurden zwischen 1040 °C und 1150 °C lösungsgeglüht und erzeugten unterschiedliche Phasenanteile und damit unterschiedliche Legierungselementgehalte. ThermoCalc® thermodynamische Simulationen wurden durchgeführt, um die chemische Zusammensetzung jeder Phase vorherzusagen und die PREN-Berechnungen durchzuführen. Außerdem wurden potentiodynamische Polarisationstests in 0,6 M NaCl-Lösung bei 70 °C durchgeführt, um das Lochfraßpotenzial (Epit) und PREN zu korrelieren. Die thermodynamische Simulation zeigt, dass PREN für Ferrit zwischen 975 °C und 1300 °C höher als Austenit ist. Dennoch zeigen die elektrochemischen Ergebnisse eine leichte Reduzierung des Lochfraßpotentials mit steigendem Ferritgehalt, wahrscheinlich im Zusammenhang mit der Reduzierung des Cr- und Mo-Gehalts in dieser Phase. Korrosionsangriffe wurden vorzugsweise in Ferrit und in Ferrit/Austenit-Grenzflächen gefunden. Dieses Verhalten deutet darauf hin, dass Ferrit selbst bei nur geringer Reduzierung des Lochfraßpotenzials und damit einer diskreten Reduzierung der Korrosionsbeständigkeit anfälliger für Lochfraß ist. Es wurden keinKorrosionsangriff im Austenit gefunden, was darauf hindeutet, dass höhere N-Gehalte von grundlegender Bedeutung sind, um die Korrosionsbeständigkeit dieser Phase aufrechtzuerhalten.