雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)與其他不(bu)銹(xiu)鋼(gang)一(yi)樣，為滿足使用的機(ji)械性(xing)(xing)能和耐腐蝕性(xing)(xing)能的要(yao)求(qiu)，應當(dang)依靠正確的熱(re)處理來保(bao)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、加熱溫度與(yu)兩(liang)相比例(li)的(de)關系

 我(wo)們已經知道(dao)，雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)在平衡(heng)(heng)狀態下的兩(liang)相(xiang)比例(li)主要與化學成分有(you)關(guan)(guan)，即與鋼(gang)中(zhong)鉻(ge)當(dang)量(liang)(liang)(liang)和(he)鎳當(dang)量(liang)(liang)(liang)及其(qi)它們的比例(li)系(xi)數P有(you)關(guan)(guan)，P=Cr/Ni.所以，一(yi)般情況(kuang)下，用P值(zhi)來(lai)衡(heng)(heng)量(liang)(liang)(liang)雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)的兩(liang)相(xiang)含量(liang)(liang)(liang)比，P值(zhi)越大，說明(ming)雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)中(zhong)的鐵素(su)體含量(liang)(liang)(liang)也(ye)越大。

 但是，雙相(xiang)不銹鋼(gang)(gang)中兩相(xiang)的比例還受(shou)鋼(gang)(gang)的加熱溫度(du)的影響。

即P相(xiang)同的雙相(xiang)不銹鋼，在(zai)不同的溫度加熱后，有不同的兩(liang)相(xiang)比例。見圖6-9。

圖(tu)6-9 中(zhong)三種雙相不銹(xiu)鋼的(de)化學成分見表6-4 。

從(cong)圖6-9可(ke)(ke)見，雙相不(bu)銹鋼隨(sui)加熱溫度(du)的升高，奧氏體不(bu)斷減少，鐵素體不(bu)斷增加，當(dang)加熱溫度(du)超(chao)過1300℃時，某些雙相不(bu)銹鋼甚至可(ke)(ke)以變成單相鐵素體組織。

因此，為了調整雙相(xiang)不銹鋼兩相(xiang)組織具(ju)有理(li)想的(de)比(bi)例，應控制合理(li)的(de)加(jia)熱(re)溫度(du)和保溫時(shi)間(jian)。

二(er)、加熱溫(wen)度對兩相中(zhong)合金成(cheng)分的影(ying)響(xiang)

  雙相(xiang)不(bu)銹鋼兩相(xiang)相(xiang)對穩定(ding)(ding)平衡時(shi)，合金(jin)元(yuan)素在(zai)兩相(xiang)中的(de)含(han)量也相(xiang)對穩定(ding)(ding)。但是(shi)(shi)，合金(jin)元(yuan)素在(zai)兩相(xiang)中的(de)分(fen)配是(shi)(shi)不(bu)同的(de)。一(yi)般的(de)分(fen)配規(gui)律是(shi)(shi)，鐵素體(ti)形(xing)成(cheng)元(yuan)素，如鉻、鉬、硅等(deng)富集于鐵素體(ti)中；奧氏(shi)體(ti)形(xing)成(cheng)元(yuan)素，如鎳、氮、錳等(deng)富集于奧氏(shi)體(ti)中。

合金(jin)元(yuan)素在(zai)不同的(de)加熱溫(wen)度條件下(xia)，在(zai)兩(liang)相中(zhong)的(de)分(fen)(fen)配是不同的(de)，而且，隨著溫(wen)度的(de)升高，合金(jin)元(yuan)素在(zai)兩(liang)相中(zhong)的(de)分(fen)(fen)配趨于均勻，即合金(jin)元(yuan)素在(zai)鐵素體(ti)(ti)中(zhong)的(de)含(han)量(liang)與在(zai)奧氏(shi)體(ti)(ti)中(zhong)的(de)含(han)量(liang)的(de)比值K趨向于1。見表6-5。

所以(yi)，選擇(ze)合理(li)的(de)(de)加熱(re)溫度，使兩相組(zu)織中有合適的(de)(de)合金元素含量，使每一相都(dou)具(ju)有較高的(de)(de)耐(nai)點腐(fu)蝕當量值(zhi)，可以(yi)保證(zheng)雙相不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕性能。

三、加熱和冷卻對雙相(xiang)不銹鋼中析出相(xiang)的影響

 雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼在加熱和冷(leng)卻過程(cheng)中，除兩相(xiang)(xiang)比例、兩相(xiang)(xiang)中合金元(yuan)素發生變化外，還有一些其他相(xiang)(xiang)，如碳化物(wu)(wu)相(xiang)(xiang)、氮化物(wu)(wu)相(xiang)(xiang)、金屬間相(xiang)(xiang)、二次奧氏體等的析(xi)出(chu)和溶解過程(cheng)，見圖(tu)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.這些析出相的存在會(hui)對雙相不(bu)銹鋼的機械(xie)性能(neng)和耐腐(fu)蝕性能(neng)產生不(bu)利的影響。

1. 碳化物

  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，隨著冶金技術的(de)提高，一些超級雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)含碳(tan)量(liang)(liang)可以(yi)控制(zhi)在小于0.03%或更低。因此(ci)，在這類雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中，碳(tan)化物析出(chu)量(liang)(liang)很(hen)少，并且雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)含鉻(ge)量(liang)(liang)又較高。所以(yi)，碳(tan)化物對雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)耐腐(fu)蝕性能的(de)實際影(ying)響遠小于在奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中的(de)影(ying)響。

 一旦在(zai)某(mou)些雙相不銹(xiu)鋼中有碳(tan)化物析出，只要(yao)在(zai)固溶溫度保溫后快(kuai)速冷卻(que)，即可(ke)阻止碳(tan)化物的析出。

2. 金(jin)屬間相

由于雙相不(bu)銹鋼中含(han)有較高量的(de)鉻(ge)、鉬(mu)等金(jin)屬元素，所以(yi)，較易(yi)形成金(jin)屬間化合物，即金(jin)屬間相。

a. σ相

  雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中的(de)(de)鐵素體(ti)中除了高的(de)(de)鉻元(yuan)素外(wai)，還有鉬(mu)和鎳的(de)(de)存在，尤其是鉬(mu)擴大了σ相(xiang)的(de)(de)形(xing)成(cheng)溫度范(fan)圍，縮(suo)短了σ相(xiang)形(xing)成(cheng)的(de)(de)時間，所以(yi)，雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中σ相(xiang)的(de)(de)形(xing)成(cheng)比奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)更嚴重。試驗(yan)研究表明，雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中的(de)(de)σ相(xiang)在950℃左右即可形(xing)成(cheng)，而(er)且在數分鐘(zhong)之(zhi)內就(jiu)可析出。

  根據對00Cr25Ni7Mo4N雙相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)研究表明，σ相(xiang)優先在鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)－奧氏體(ti)(ti)－鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)交點處形核(he)，然后沿鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)－鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)晶界(jie)長大(da)。

  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。

  無論(lun)以何種方(fang)式(shi)析出形(xing)成的σ相(xiang)，都會顯(xian)著降低雙相(xiang)不銹鋼的塑性(xing)和韌性(xing)。并且，在σ相(xiang)周圍會形(xing)成貧鉻區，成為影響雙相(xiang)不銹鋼耐腐蝕性(xing)的原因之一。

  為了防止σ相的析出，應在(zai)固(gu)溶溫(wen)(wen)度(du)保溫(wen)(wen)后快速(su)冷卻(que)。

 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(zai)雙相鋼使用中不希望(wang)x相、R相存在(zai)，應(ying)通過固(gu)溶處理(li)快速(su)冷卻(que)來消除。

 c. α'相

  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(xiang)的存在(zai)對雙相(xiang)不銹(xiu)鋼的嚴重(zhong)危害就(jiu)是(shi)脆性(xing)(xing)。因雙相(xiang)不銹(xiu)鋼含碳比鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼含碳低，且含鉻(ge)高(gao)，所以，高(gao)鉻(ge)區的形成在(zai)耐腐蝕性(xing)(xing)方面的影響不明顯。

 為保證雙相(xiang)不銹鋼有良好的塑性和韌性，應采用正確的熱處理方式(shi)消除α'相(xiang)。

  總之，雙相(xiang)不銹鋼(gang)中的(de)(de)這些金屬(shu)間相(xiang)對(dui)塑性和韌性，對(dui)耐腐蝕性均產生不利的(de)(de)影(ying)響。因此，在(zai)雙相(xiang)不銹鋼(gang)的(de)(de)熱(re)加工過程中，應(ying)盡力(li)避免它們的(de)(de)產生。一旦產生了，就應(ying)通過重新加熱(re)到(dao)正確的(de)(de)固(gu)溶(rong)溫度使之溶(rong)解，再采用快速冷卻的(de)(de)方(fang)式防止其再形(xing)成。

3. 二次奧氏體γ₂

  雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼中的(de)兩相(xiang)(xiang)組織隨(sui)加(jia)熱溫度的(de)升高而變(bian)(bian)化，當溫度超過(guo)1300℃時，有些雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼可(ke)能全部為(wei)鐵素體(ti)(ti)(ti)組織，這時的(de)鐵素體(ti)(ti)(ti)穩(wen)定(ding)性差，在以后的(de)冷(leng)卻過(guo)程(cheng)中，在鐵素體(ti)(ti)(ti)晶界處會有部分鐵素體(ti)(ti)(ti)轉變(bian)(bian)成(cheng)奧氏體(ti)(ti)(ti)，這種(zhong)奧氏體(ti)(ti)(ti)稱做二次奧氏體(ti)(ti)(ti)。依據冷(leng)卻速度不同，二次奧氏體(ti)(ti)(ti)的(de)形成(cheng)機制及(ji)形態也(ye)有所差別。

  在較(jiao)高溫度下形成(cheng)(cheng)的(de)(de)二次(ci)(ci)奧氏體(ti)是以(yi)(yi)形核和長大的(de)(de)方式完(wan)成(cheng)(cheng)的(de)(de)，屬擴散型轉變。經研究發現，高溫形成(cheng)(cheng)的(de)(de)二次(ci)(ci)奧氏體(ti)多(duo)在鐵素(su)體(ti)的(de)(de)位錯(cuo)處形核，沿鐵素(su)體(ti)亞(ya)晶界長大，所以(yi)(yi)，在組(zu)織形態上具有魏氏組(zu)織特征。高溫形成(cheng)(cheng)的(de)(de)二次(ci)(ci)奧氏體(ti)與(yu)周圍的(de)(de)鐵素(su)體(ti)相比，具有較(jiao)高的(de)(de)含鎳量(liang)和較(jiao)低(di)的(de)(de)含鉻量(liang)，在基(ji)體(ti)中形成(cheng)(cheng)成(cheng)(cheng)分的(de)(de)不(bu)均勻性。

  在(zai)較低溫度范(fan)圍，如在(zai)300~650℃溫度區間(jian)形成的二次(ci)奧氏(shi)體具有非擴散型轉變(bian)特征，屬(shu)馬氏(shi)體型的切變(bian)轉變(bian)。在(zai)自高溫水冷時(shi)，一般得不(bu)到這種(zhong)二次(ci)奧氏(shi)體。

  再一種(zhong)情況是在600~800℃溫度范圍，組織(zhi)中析出σ相(xiang)或碳化物時，在其周圍形成(cheng)的(de)富鎳貧(pin)鉻區(qu)也會轉變為二次奧氏體(ti)。所以，有(you)的(de)將這種(zhong)二次奧氏體(ti)的(de)形成(cheng)方(fang)式歸類于鐵素(su)體(ti)共析反應，是共析反應產物。

  無論是以哪一種方式形成的二次(ci)奧氏體，都(dou)會造成新(xin)的合(he)金成分的不均勻性，給耐腐蝕性帶來不利的影響。

4. 氮(dan)化(hua)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)，雙相不(bu)銹鋼熱處理(li)(li)的理(li)(li)論依(yi)據就是利用合金(jin)元(yuan)素(su)和碳化物或金(jin)屬間相在(zai)加熱時可溶解于基體中，而快冷不(bu)再(zai)析出的原理(li)(li)。這(zhe)些內容(rong)在(zai)本(ben)書前面各章節有論述(shu)，這(zhe)里不(bu)再(zai)進一步說明。

 雙相不銹鋼的熱(re)處(chu)理(li)方(fang)式(shi)是(shi)加熱(re)保溫后采用快速冷卻。從工藝過程看，完全相當于奧氏(shi)體(ti)不銹鋼的熱(re)處(chu)理(li)，通常也稱固(gu)溶熱(re)處(chu)理(li)。

 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。