雙(shuang)相不銹鋼與(yu)其他不銹鋼一樣，為滿足使(shi)用的(de)機(ji)械(xie)性能和(he)耐腐蝕性能的(de)要求，應當依靠正確(que)的(de)熱處理來(lai)保證。

 香蕉視頻app連接:雙相不銹鋼機械性能和耐腐蝕性能的改善，是通過改變雙相不銹鋼兩相的比例、兩相中合金成分及消除其他析出相來實現的。雙相不銹鋼在不同的加熱溫度和不同的冷卻條件下，對兩相比例、兩相中合金成分和析出相均產生重要的影響。這就是確定雙相不銹鋼正確熱處理的主要依據。

一、加熱(re)溫度(du)與兩相比例的(de)關系

 我們已經知道，雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)在(zai)平衡狀態下(xia)的兩相比(bi)例主要與(yu)化學成分有關，即(ji)與(yu)鋼(gang)中鉻當(dang)量(liang)和鎳(nie)當(dang)量(liang)及其(qi)它(ta)們的比(bi)例系數P有關，P=Cr/Ni.所(suo)以(yi)，一般情況下(xia)，用P值(zhi)來衡量(liang)雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)的兩相含量(liang)比(bi)，P值(zhi)越(yue)大，說明雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)中的鐵(tie)素體含量(liang)也越(yue)大。

 但是，雙相不銹鋼(gang)中(zhong)兩相的比例還(huan)受鋼(gang)的加(jia)熱溫度的影響。

即(ji)P相同的(de)雙相不銹鋼，在(zai)不同的(de)溫度加(jia)熱后，有不同的(de)兩相比例(li)。見圖(tu)6-9。

圖6-9 中(zhong)三(san)種雙相不(bu)銹鋼(gang)的化學成分見表6-4 。

從圖(tu)6-9可見，雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)隨加(jia)(jia)熱溫度的升高，奧氏體(ti)不(bu)斷減少，鐵素(su)體(ti)不(bu)斷增加(jia)(jia)，當加(jia)(jia)熱溫度超過(guo)1300℃時，某些(xie)雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)甚至可以變成(cheng)單(dan)相鐵素(su)體(ti)組織。

因此，為了調整雙相(xiang)不銹鋼兩相(xiang)組織具有理(li)想的比例，應控制合理(li)的加熱溫度和保溫時間。

二、加熱溫度對兩(liang)相(xiang)中合金(jin)成分的影(ying)響

  雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼兩相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)對(dui)穩定平衡(heng)時，合金元素(su)(su)在兩相(xiang)(xiang)中的(de)含量也相(xiang)(xiang)對(dui)穩定。但是，合金元素(su)(su)在兩相(xiang)(xiang)中的(de)分(fen)配(pei)(pei)是不同的(de)。一般(ban)的(de)分(fen)配(pei)(pei)規(gui)律(lv)是，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)形(xing)成元素(su)(su)，如鉻、鉬(mu)、硅等富集于(yu)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)中；奧氏(shi)體(ti)(ti)形(xing)成元素(su)(su)，如鎳、氮、錳等富集于(yu)奧氏(shi)體(ti)(ti)中。

合(he)金元(yuan)素(su)(su)在不同的(de)(de)加熱溫度(du)條件下，在兩相中(zhong)的(de)(de)分配是不同的(de)(de)，而(er)且(qie)，隨著溫度(du)的(de)(de)升高(gao)，合(he)金元(yuan)素(su)(su)在兩相中(zhong)的(de)(de)分配趨于(yu)均勻，即合(he)金元(yuan)素(su)(su)在鐵素(su)(su)體(ti)中(zhong)的(de)(de)含量與在奧氏體(ti)中(zhong)的(de)(de)含量的(de)(de)比值K趨向于(yu)1。見(jian)表6-5。

所以(yi)，選擇合(he)(he)理的加熱溫度(du)，使兩(liang)相(xiang)(xiang)組織中(zhong)有合(he)(he)適的合(he)(he)金元素(su)含(han)量(liang)，使每(mei)一(yi)相(xiang)(xiang)都具(ju)有較高的耐(nai)點腐蝕當量(liang)值，可以(yi)保證(zheng)雙相(xiang)(xiang)不銹鋼的耐(nai)腐蝕性能(neng)。

三(san)、加熱和冷卻對雙相不銹(xiu)鋼中(zhong)析出相的影(ying)響

 雙相(xiang)(xiang)不銹鋼在加熱和冷卻過(guo)程中，除兩相(xiang)(xiang)比例(li)、兩相(xiang)(xiang)中合金元素發生變化外(wai)，還有一些其(qi)他相(xiang)(xiang)，如碳化物(wu)(wu)相(xiang)(xiang)、氮化物(wu)(wu)相(xiang)(xiang)、金屬(shu)間(jian)相(xiang)(xiang)、二次奧氏體等的析(xi)出和溶解過(guo)程，見圖6-10。

  圖6-10表示一種雙相不銹鋼（約含21% Cr、7% Ni、2.5%Mo)經1000~1050℃加熱后，含有30%~50%的鐵素體，再在不同溫度加熱后可能產生的析出相。有碳化物M₇C₃、M₂₃C₆,金屬間相σ、x、α'及R、π等，二次奧氏體γ₂.含氮的雙相不銹鋼還可析出氮化物CrN、Cr₂N.這些析出相(xiang)的存在會對(dui)雙相(xiang)不(bu)銹鋼的機(ji)械性(xing)能(neng)和(he)耐腐蝕性(xing)能(neng)產生不(bu)利(li)的影響。

1. 碳化物(wu)

  雙相不銹鋼，特別是大于0.03%碳的雙相不銹鋼，在低于1050℃溫度加熱、保溫時，在鐵素體和奧氏體相界面處將有碳化物析出。高于950℃時析出M₇C₃型碳化物，低于950℃時析出M₂₃C₆型碳化物。因為雙相不銹鋼中，奧氏體中含碳高，鐵素體中含鉻高，所以，在奧氏體和鐵素體相界面上形核最容易、最多，在奧氏體與奧氏體相界面，鐵素體與鐵素體相界面上會形核和析出碳化物，只不過是析出量不如奧氏體與鐵素體相界面多而已。

  在析出的碳化物長大的過程中，要消耗周圍的鉻，產生貧客區，即出現易腐蝕區。同時，有部分鐵素體由于鉻含量降低，還會轉變成二次奧氏體γ₂.

 當然(ran)，隨著(zhu)冶金技術的(de)(de)提高，一些超級雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)含碳(tan)(tan)量可以控制在小于0.03%或更(geng)低。因(yin)此(ci)，在這類雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)，碳(tan)(tan)化物(wu)析出(chu)量很(hen)少，并(bing)且雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)含鉻量又較高。所以，碳(tan)(tan)化物(wu)對雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)能的(de)(de)實(shi)際影(ying)響遠小于在奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)影(ying)響。

 一(yi)旦在某(mou)些雙(shuang)相不銹(xiu)鋼中(zhong)有碳化(hua)物析出(chu)，只要(yao)在固溶溫度保(bao)溫后快(kuai)速冷卻，即可阻(zu)止(zhi)碳化(hua)物的(de)析出(chu)。

2. 金屬間相

由于雙相不銹鋼中含有較高(gao)量(liang)的鉻、鉬等金屬元素(su)，所以，較易形成金屬間化合物，即金屬間相。

a. σ相

  雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的鐵(tie)素(su)體中(zhong)除了高的鉻元素(su)外(wai)，還(huan)有鉬(mu)和鎳的存在，尤其是(shi)鉬(mu)擴大了σ相(xiang)的形(xing)(xing)成溫(wen)度(du)范(fan)圍，縮(suo)短了σ相(xiang)形(xing)(xing)成的時(shi)間(jian)，所以，雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)σ相(xiang)的形(xing)(xing)成比奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)更嚴重。試(shi)驗(yan)研究表明(ming)，雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的σ相(xiang)在950℃左右即(ji)可形(xing)(xing)成，而且(qie)在數(shu)分鐘之內就(jiu)可析出。

  根據對00Cr25Ni7Mo4N雙相(xiang)不銹鋼的(de)研(yan)究表明，σ相(xiang)優先在鐵素體(ti)－奧氏(shi)體(ti)－鐵素體(ti)相(xiang)交點處形核，然后沿鐵素體(ti)－鐵素體(ti)晶(jing)界長大。

  還有的研究認為，在600~800℃溫度范圍，高鉻的鐵素體可發生共析分解，在部分奧氏體－鐵素體相界處析出M₂₃C₆型碳化物，這會引起鐵素體的貧鉻，又使奧氏體－鐵素體相界向鐵素體方向遷移，這部分貧鉻鐵素體可能轉變成二次奧氏體，在二次奧氏體的長大過程中，使從其中釋放出的鉻轉移給附近的鐵素體相，這部分富鉻鐵素體有可能促進σ相析出。這一復雜的σ相析出過程可以用圖解表示，見圖6-11。

  無(wu)論(lun)以何種方式析出形成(cheng)的(de)(de)σ相，都會顯著(zhu)降低雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)塑(su)性(xing)和韌性(xing)。并且，在σ相周圍會形成(cheng)貧鉻區，成(cheng)為影響雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)耐腐蝕性(xing)的(de)(de)原因之一。

  為了(le)防止σ相(xiang)的析出，應在固(gu)溶溫度保(bao)溫后快(kuai)速冷卻。

 b. x相

  雙相不銹鋼在600~900℃溫度范圍內，可能沿奧氏體和鐵素體相界析出x相，相對于σ相，x相在較低的溫度范圍內存在。x相也是一種富鉬、鉻的金屬間相，結構式為Fe₃₆Cr₁₂Mo₁₀。x是硬而脆的相，對鋼的塑性和韌性產生不利的影響。x相屬高鉻、鉬金屬間相，其形成長大過程中也必然產生周圍的貧鉻區，成為腐蝕源，降低鋼的耐腐蝕性。與x相相似，某些雙相不銹鋼還發現有R相，其也是富鉻、鉬金屬間相，也有與x相相似的不利作用。

  在雙相鋼使(shi)用(yong)中不希望x相、R相存在，應通(tong)過固溶(rong)處理快速冷卻來消除。

 c. α'相(xiang)

  雙相不銹鋼在400~500℃溫度區間也會表現出脆性，類似于鐵素體不銹鋼中的475℃脆性。雙相不銹鋼的這種脆性產生在鐵素體相中。經研究發現，雙相不銹鋼中的這種脆性與α'相有關，并且確定α'相的產生是雙相不銹鋼中的鐵素體在這個溫度區間按照Spinodal分解機制發生的兩相分離的結果。鐵素體的分解形成了富鉻和富鐵的亞微觀尺度的原子偏聚區。這個富鉻的偏聚區被稱為。α相。這里對富鉻區的形成和解釋雖然與鐵素體不銹鋼中富鉻區及475℃脆性形成表述不同，但道理應是相似的。

 α'相的存在對(dui)雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的嚴重危害(hai)就是脆性。因雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)含(han)碳比鐵(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)含(han)碳低，且(qie)含(han)鉻高，所以，高鉻區的形成在耐腐(fu)蝕(shi)性方面的影響不(bu)明(ming)顯(xian)。

 為(wei)保證雙相不銹(xiu)鋼有(you)良好(hao)的塑(su)性(xing)和韌性(xing)，應采用正確的熱處理方式消(xiao)除α'相。

  總之，雙相(xiang)不銹鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)這些金(jin)屬(shu)間相(xiang)對塑性和韌性，對耐腐蝕(shi)性均產(chan)生(sheng)(sheng)不利的(de)(de)影響。因此，在雙相(xiang)不銹鋼(gang)的(de)(de)熱加工過程中(zhong)，應(ying)盡力避免它們的(de)(de)產(chan)生(sheng)(sheng)。一旦產(chan)生(sheng)(sheng)了，就應(ying)通過重新加熱到(dao)正確的(de)(de)固溶(rong)溫度(du)使之溶(rong)解，再(zai)采用快速冷卻的(de)(de)方式防(fang)止其再(zai)形成(cheng)。

3. 二次奧氏體γ₂

  雙相(xiang)不(bu)銹鋼中(zhong)的(de)兩相(xiang)組織隨加(jia)熱溫度(du)(du)的(de)升高(gao)而變化，當溫度(du)(du)超過1300℃時，有些雙相(xiang)不(bu)銹鋼可能全部(bu)為(wei)鐵(tie)素體(ti)組織，這時的(de)鐵(tie)素體(ti)穩定性差(cha)(cha)，在(zai)以后的(de)冷卻(que)過程中(zhong)，在(zai)鐵(tie)素體(ti)晶界(jie)處會(hui)有部(bu)分鐵(tie)素體(ti)轉變成(cheng)奧氏體(ti)，這種奧氏體(ti)稱做二(er)次奧氏體(ti)。依據冷卻(que)速度(du)(du)不(bu)同，二(er)次奧氏體(ti)的(de)形成(cheng)機制及形態也有所差(cha)(cha)別。

  在(zai)較(jiao)高(gao)(gao)溫(wen)度下形成的(de)(de)(de)(de)二次(ci)奧氏體(ti)(ti)是以形核和(he)長大的(de)(de)(de)(de)方式完成的(de)(de)(de)(de)，屬擴(kuo)散型轉變(bian)。經研究發(fa)現(xian)，高(gao)(gao)溫(wen)形成的(de)(de)(de)(de)二次(ci)奧氏體(ti)(ti)多在(zai)鐵素(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)位(wei)錯(cuo)處形核，沿鐵素(su)體(ti)(ti)亞晶界長大，所以，在(zai)組織(zhi)形態上具(ju)有(you)魏氏組織(zhi)特(te)征。高(gao)(gao)溫(wen)形成的(de)(de)(de)(de)二次(ci)奧氏體(ti)(ti)與周(zhou)圍的(de)(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)相比，具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)含(han)(han)鎳量和(he)較(jiao)低的(de)(de)(de)(de)含(han)(han)鉻量，在(zai)基體(ti)(ti)中(zhong)形成成分的(de)(de)(de)(de)不均勻(yun)性。

  在較低溫度(du)范圍(wei)，如在300~650℃溫度(du)區間形成的(de)二(er)次(ci)奧氏(shi)體(ti)(ti)具有(you)非(fei)擴散型轉(zhuan)變特征，屬馬氏(shi)體(ti)(ti)型的(de)切變轉(zhuan)變。在自(zi)高溫水冷時，一般得(de)不到這種(zhong)二(er)次(ci)奧氏(shi)體(ti)(ti)。

  再一種情況是(shi)在600~800℃溫度范(fan)圍(wei)，組(zu)織中(zhong)析出σ相或碳化物時，在其周圍(wei)形成的(de)富鎳貧鉻區也會轉變為二次奧氏體。所以，有的(de)將這種二次奧氏體的(de)形成方式歸(gui)類于鐵(tie)素體共析反應(ying)(ying)，是(shi)共析反應(ying)(ying)產物。

  無(wu)論(lun)是以(yi)哪一種方式形成的(de)(de)二次奧(ao)氏體，都會造成新的(de)(de)合(he)金成分的(de)(de)不均勻性，給(gei)耐腐蝕性帶來不利的(de)(de)影(ying)響(xiang)。

4. 氮化物

 在含氮的雙相不銹鋼中，由于氮在鐵素體中的溶解度很低，呈過飽和狀態。所以，自高溫冷卻時，可能有氮化物，如Cr₂N或CTN析出。氮化物本身對雙相不銹鋼的機械性能和耐腐蝕性能不會產生明顯的影響，但Cr₂N常常伴生二次奧氏體，這會引起局部成分的不均勻性，給耐腐蝕性帶來不利的作用。

 綜上所述(shu)，雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼熱處理(li)的(de)理(li)論依據就(jiu)是利用合金元素(su)和碳化(hua)物或金屬間(jian)相(xiang)(xiang)在加熱時可溶解(jie)于基體中，而快冷不(bu)再析(xi)出(chu)的(de)原理(li)。這(zhe)(zhe)些內(nei)容在本書前面各(ge)章節有(you)論述(shu)，這(zhe)(zhe)里(li)不(bu)再進一步說明。

 雙相不銹(xiu)鋼的(de)熱(re)(re)處(chu)理方(fang)式是加(jia)熱(re)(re)保溫后采用快速冷卻。從工藝過程看，完(wan)全(quan)相當于(yu)奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼的(de)熱(re)(re)處(chu)理，通常也稱(cheng)固溶熱(re)(re)處(chu)理。

 這里需要說明的一個問題是，雙相不銹鋼的固溶熱處理相當于奧氏體不銹鋼的固溶熱處理，或者說適合于雙相不銹鋼中的奧氏體相部分，而與鐵素體不銹鋼熱處理存在著矛盾。在鐵素體不銹鋼熱處理部分曾經指出，超過925℃以上并快速冷卻下來，可產生高溫脆性和晶間腐蝕，雙相不銹鋼之所以可以采用高溫固溶，是因為雙相不銹鋼的含碳量遠低于鐵素體不銹鋼，這一成分特征保證了固溶冷卻時不至于產生碳的合金化合物析出的后果，所以，雙相不銹鋼的鐵素體相不至于產生高溫脆性和晶間腐蝕。