雙(shuang)相不銹(xiu)鋼與其(qi)他不銹(xiu)鋼一(yi)樣，為滿足使用(yong)的(de)(de)機械(xie)性(xing)能和耐腐蝕性(xing)能的(de)(de)要求(qiu)，應當依(yi)靠正(zheng)確的(de)(de)熱處(chu)理來保(bao)證(zheng)。
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、加熱溫度與兩相比例的關系
我們(men)已經(jing)知道，雙相不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)在平衡狀態下(xia)(xia)的兩(liang)相比例(li)主(zhu)要與(yu)化學成分有關，即與(yu)鋼(gang)中(zhong)鉻當量(liang)和鎳(nie)當量(liang)及其它們(men)的比例(li)系數P有關，P=Cr/Ni.所(suo)以，一般情(qing)況下(xia)(xia)，用P值來(lai)衡量(liang)雙相不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的兩(liang)相含量(liang)比，P值越大，說明雙相不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)的鐵素體含量(liang)也越大。
但是，雙(shuang)相不銹鋼中兩相的比例還受(shou)鋼的加熱溫度的影(ying)響。
即P相(xiang)(xiang)同的雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼，在不(bu)同的溫度加熱(re)后，有不(bu)同的兩相(xiang)(xiang)比例。見圖(tu)6-9。
圖6-9 中三(san)種雙相不銹鋼(gang)的化學成分見表6-4 。
從(cong)圖6-9可見，雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)隨加熱(re)溫度的升(sheng)高，奧氏(shi)體不(bu)(bu)斷減(jian)少，鐵(tie)素(su)體不(bu)(bu)斷增(zeng)加，當加熱(re)溫度超過1300℃時，某些雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)甚至(zhi)可以變(bian)成單相鐵(tie)素(su)體組織。
因此，為(wei)了調(diao)整雙相(xiang)不銹(xiu)鋼兩相(xiang)組織具(ju)有理(li)(li)想的(de)比例，應控制合理(li)(li)的(de)加(jia)熱溫(wen)度和保(bao)溫(wen)時間(jian)。
二、加熱(re)溫(wen)度對兩(liang)相中合金成分的影響
雙相(xiang)不(bu)銹鋼兩(liang)相(xiang)相(xiang)對穩定(ding)平衡時，合金元素(su)在兩(liang)相(xiang)中的(de)含(han)量(liang)也(ye)相(xiang)對穩定(ding)。但是(shi)，合金元素(su)在兩(liang)相(xiang)中的(de)分配是(shi)不(bu)同(tong)的(de)。一般的(de)分配規律是(shi)，鐵素(su)體形成元素(su)，如鉻、鉬(mu)、硅等富集于(yu)鐵素(su)體中；奧氏體形成元素(su)，如鎳、氮、錳等富集于(yu)奧氏體中。
合(he)金元素(su)在(zai)不(bu)同(tong)的加熱溫(wen)度條件下，在(zai)兩(liang)相(xiang)中(zhong)(zhong)的分配(pei)(pei)是(shi)不(bu)同(tong)的，而且，隨著溫(wen)度的升高，合(he)金元素(su)在(zai)兩(liang)相(xiang)中(zhong)(zhong)的分配(pei)(pei)趨于(yu)均勻，即合(he)金元素(su)在(zai)鐵素(su)體中(zhong)(zhong)的含量(liang)與在(zai)奧氏(shi)體中(zhong)(zhong)的含量(liang)的比值K趨向于(yu)1。見表6-5。
所以，選擇合(he)理的(de)加熱溫(wen)度，使兩相組織中(zhong)有(you)合(he)適的(de)合(he)金(jin)元素含量，使每一相都具有(you)較高的(de)耐點腐(fu)蝕當(dang)量值，可以保證雙(shuang)相不(bu)銹鋼的(de)耐腐(fu)蝕性能。
三、加熱和(he)冷卻對雙相不(bu)銹鋼中析出相的(de)影響
雙(shuang)相不銹(xiu)鋼在加(jia)熱和(he)冷卻過程中，除(chu)兩相比例(li)、兩相中合金(jin)元素發生變化外，還有一(yi)些其他相，如碳化物相、氮化物相、金(jin)屬間相、二次(ci)奧(ao)氏體等的析出和(he)溶解(jie)過程，見(jian)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(de)存在會對雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)機械性能和耐腐蝕性能產生不(bu)利的(de)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(sui)著(zhu)冶金技術的(de)提高(gao)，一(yi)些超級雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)含(han)碳量可以控(kong)制在小(xiao)于0.03%或更低。因此，在這(zhe)類雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)，碳化物析出量很少，并且雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)含(han)鉻(ge)量又較高(gao)。所(suo)以，碳化物對(dui)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)耐腐蝕性能的(de)實際影(ying)響遠小(xiao)于在奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)影(ying)響。
一旦在(zai)某些雙(shuang)相不銹鋼中有碳化物析出(chu)，只要在(zai)固溶溫度保溫后(hou)快速冷卻，即(ji)可阻止(zhi)碳化物的析出(chu)。
2. 金屬間相
由于雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼中含(han)有較高量的鉻、鉬等金屬元素，所以(yi)，較易形(xing)成金屬間(jian)化合物，即(ji)金屬間(jian)相(xiang)。
a. σ相
雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼中的(de)(de)鐵素體(ti)中除了高的(de)(de)鉻(ge)元素外，還(huan)有鉬(mu)和(he)鎳的(de)(de)存在(zai)，尤其是(shi)鉬(mu)擴大了σ相(xiang)的(de)(de)形成(cheng)溫度范圍，縮短(duan)了σ相(xiang)形成(cheng)的(de)(de)時(shi)間，所(suo)以，雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼中σ相(xiang)的(de)(de)形成(cheng)比奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼更嚴重(zhong)。試驗(yan)研究表明，雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼中的(de)(de)σ相(xiang)在(zai)950℃左右即可(ke)形成(cheng)，而且(qie)在(zai)數分鐘之內就可(ke)析出。
根據對(dui)00Cr25Ni7Mo4N雙相不銹鋼的研究表明，σ相優先在鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)－奧氏體(ti)－鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相交點(dian)處形(xing)核，然(ran)后沿鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)－鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)晶界長大(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。
無論以何種方式析出形成(cheng)的σ相(xiang)，都會顯著降低雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼的塑性和韌性。并(bing)且，在(zai)σ相(xiang)周圍會形成(cheng)貧鉻區(qu)，成(cheng)為影(ying)響雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼耐(nai)腐蝕性的原因之一。
為了(le)防(fang)止σ相的析出(chu)，應在固溶溫度保溫后快速冷卻。
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(zai)雙(shuang)相(xiang)鋼使用中不希望x相(xiang)、R相(xiang)存在(zai)，應通過固溶(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(xing)。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)(xiang)的(de)存在對(dui)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)嚴(yan)重危害(hai)就是(shi)脆性。因雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)含碳(tan)比(bi)鐵素體不銹(xiu)鋼(gang)含碳(tan)低，且含鉻高(gao)，所(suo)以，高(gao)鉻區(qu)的(de)形成在耐腐(fu)蝕性方面(mian)的(de)影響(xiang)不明(ming)顯。
為保(bao)證(zheng)雙相不銹鋼(gang)有良好的(de)塑性和韌性，應采用正確(que)的(de)熱處理方(fang)式消除α'相。
總之，雙相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)的(de)這(zhe)些金屬間相(xiang)對塑性(xing)和韌性(xing)，對耐腐蝕(shi)性(xing)均產生不利的(de)影響(xiang)。因此，在(zai)雙相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼的(de)熱加工過程(cheng)中(zhong)，應(ying)盡力(li)避(bi)免它(ta)們的(de)產生。一旦產生了(le)，就應(ying)通(tong)過重新(xin)加熱到正(zheng)確的(de)固溶(rong)(rong)溫度使之溶(rong)(rong)解，再(zai)采用快速冷卻(que)的(de)方式防止(zhi)其(qi)再(zai)形成。
3. 二次奧氏體γ2
雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼中的兩(liang)相(xiang)組織隨加熱(re)溫度的升高而變化，當溫度超(chao)過(guo)1300℃時，有(you)些雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼可能(neng)全部為鐵素(su)體(ti)(ti)組織，這(zhe)時的鐵素(su)體(ti)(ti)穩(wen)定性差(cha)(cha)，在(zai)以后的冷(leng)卻過(guo)程中，在(zai)鐵素(su)體(ti)(ti)晶界處會有(you)部分(fen)鐵素(su)體(ti)(ti)轉(zhuan)變成奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)，這(zhe)種奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)稱做(zuo)二次奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)。依據冷(leng)卻速度不(bu)同，二次奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)的形成機制(zhi)及(ji)形態也有(you)所差(cha)(cha)別(bie)。
在(zai)較高溫(wen)度下形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)二次(ci)奧氏(shi)體是以形(xing)(xing)核和(he)長(chang)大(da)的(de)(de)方式完成(cheng)(cheng)的(de)(de)，屬擴散型轉變(bian)。經研究(jiu)發(fa)現，高溫(wen)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)二次(ci)奧氏(shi)體多在(zai)鐵素體的(de)(de)位(wei)錯處形(xing)(xing)核，沿(yan)鐵素體亞(ya)晶(jing)界長(chang)大(da)，所以，在(zai)組織形(xing)(xing)態上具有魏氏(shi)組織特(te)征。高溫(wen)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)二次(ci)奧氏(shi)體與周圍的(de)(de)鐵素體相比，具有較高的(de)(de)含鎳量(liang)和(he)較低(di)的(de)(de)含鉻量(liang)，在(zai)基體中形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)成(cheng)(cheng)分的(de)(de)不均勻(yun)性。
在較低溫(wen)度(du)范圍(wei)，如在300~650℃溫(wen)度(du)區間形成的(de)二(er)次奧氏體具(ju)有(you)非擴散型轉(zhuan)變特(te)征，屬(shu)馬氏體型的(de)切變轉(zhuan)變。在自(zi)高溫(wen)水冷(leng)時，一般(ban)得不(bu)到這種二(er)次奧氏體。
再(zai)一(yi)種情(qing)況是在600~800℃溫度(du)范(fan)圍，組織中(zhong)析出(chu)σ相或(huo)碳化物時，在其周圍形成(cheng)的富鎳貧鉻(ge)區也會轉(zhuan)變(bian)為(wei)二次奧(ao)氏體。所以，有的將這種二次奧(ao)氏體的形成(cheng)方式歸類于鐵素體共(gong)(gong)析反應，是共(gong)(gong)析反應產物。
無論是以哪一種方式形成的二次奧氏體，都會造成新(xin)的合金成分的不均勻性，給耐腐蝕(shi)性帶來不利(li)的影響。
4. 氮(dan)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(zong)上所述，雙相不(bu)銹鋼熱處理(li)的理(li)論依據就是利用(yong)合金元素和碳化物或金屬間相在加(jia)熱時(shi)可溶(rong)解于基體(ti)中(zhong)，而快冷不(bu)再(zai)析出的原理(li)。這些內容在本書前面各章節(jie)有論述，這里不(bu)再(zai)進一步說(shuo)明。
雙相不(bu)銹鋼(gang)的(de)熱(re)處理(li)方式是加熱(re)保溫(wen)后采用(yong)快速冷卻。從工藝過(guo)程看，完全相當(dang)于奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)的(de)熱(re)處理(li)，通常(chang)也稱固(gu)溶(rong)熱(re)處理(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(jian)腐蝕(shi)，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。
