雙(shuang)相不銹鋼(gang)與(yu)其他不銹鋼(gang)一(yi)樣，為滿足使用的機械(xie)性(xing)能和耐腐蝕性(xing)能的要(yao)求，應當依靠正確的熱處理(li)來保證。

 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)溫度與兩(liang)相(xiang)比例(li)的關系

 我們已經知道，雙相不銹鋼(gang)(gang)(gang)在平衡(heng)狀態下(xia)(xia)的(de)(de)兩相比例(li)主(zhu)要與(yu)化學成分有(you)(you)關(guan)，即與(yu)鋼(gang)(gang)(gang)中鉻當(dang)量(liang)和鎳當(dang)量(liang)及其(qi)它(ta)們的(de)(de)比例(li)系數P有(you)(you)關(guan)，P=Cr/Ni.所以，一般情況下(xia)(xia)，用P值來衡(heng)量(liang)雙相不銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)兩相含量(liang)比，P值越(yue)大，說明雙相不銹鋼(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)鐵素體含量(liang)也越(yue)大。

 但是，雙相不銹鋼中兩相的比例(li)還受鋼的加熱溫度的影(ying)響(xiang)。

即P相同(tong)的雙相不(bu)銹(xiu)鋼，在不(bu)同(tong)的溫度加熱(re)后，有不(bu)同(tong)的兩相比(bi)例。見圖(tu)6-9。

圖6-9 中三種雙相不銹鋼的化學成(cheng)分見(jian)表6-4 。

從圖6-9可(ke)(ke)見，雙相不銹(xiu)鋼(gang)隨加熱溫度的升(sheng)高，奧氏體(ti)(ti)不斷減少，鐵素體(ti)(ti)不斷增加，當(dang)加熱溫度超過1300℃時，某(mou)些(xie)雙相不銹(xiu)鋼(gang)甚至可(ke)(ke)以變成單(dan)相鐵素體(ti)(ti)組織。

因此，為了調整(zheng)雙相(xiang)(xiang)不銹鋼兩相(xiang)(xiang)組(zu)織(zhi)具有理(li)想的(de)比(bi)例(li)，應控(kong)制合理(li)的(de)加熱溫度和保溫時間(jian)。

二(er)、加熱溫度對兩相中合金成(cheng)分(fen)的影(ying)響(xiang)

  雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼兩(liang)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)對(dui)穩定(ding)平(ping)衡時(shi)，合(he)金元(yuan)素(su)(su)在兩(liang)相(xiang)(xiang)中的(de)含量也相(xiang)(xiang)對(dui)穩定(ding)。但是，合(he)金元(yuan)素(su)(su)在兩(liang)相(xiang)(xiang)中的(de)分配(pei)是不(bu)同的(de)。一(yi)般(ban)的(de)分配(pei)規律(lv)是，鐵素(su)(su)體形成(cheng)元(yuan)素(su)(su)，如鉻、鉬、硅等富(fu)集于(yu)鐵素(su)(su)體中；奧氏體形成(cheng)元(yuan)素(su)(su)，如鎳(nie)、氮、錳等富(fu)集于(yu)奧氏體中。

合金元素在(zai)不(bu)同的(de)加熱溫度條件下，在(zai)兩相(xiang)(xiang)中的(de)分(fen)配是(shi)不(bu)同的(de)，而且，隨著(zhu)溫度的(de)升高，合金元素在(zai)兩相(xiang)(xiang)中的(de)分(fen)配趨(qu)(qu)于均勻，即(ji)合金元素在(zai)鐵素體中的(de)含量與在(zai)奧氏體中的(de)含量的(de)比值K趨(qu)(qu)向于1。見表6-5。

所以，選擇(ze)合(he)理的加熱溫度(du)，使(shi)兩(liang)相(xiang)組織中有合(he)適的合(he)金元素(su)含(han)量，使(shi)每(mei)一相(xiang)都具有較高的耐點(dian)腐蝕當量值(zhi)，可以保證雙相(xiang)不銹鋼的耐腐蝕性能(neng)。

三、加熱(re)和冷卻對雙(shuang)相不銹鋼中析出相的影響

 雙相(xiang)不銹(xiu)鋼在加熱和(he)冷(leng)卻過程(cheng)中，除兩(liang)相(xiang)比例(li)、兩(liang)相(xiang)中合金元素發生(sheng)變化外，還有一些其他相(xiang)，如碳化物相(xiang)、氮(dan)化物相(xiang)、金屬(shu)間相(xiang)、二次奧氏體(ti)等(deng)的析出和(he)溶解過程(cheng)，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(zhe)些析出相的(de)(de)存在會(hui)對雙(shuang)相不銹(xiu)鋼的(de)(de)機械(xie)性能和耐(nai)腐蝕性能產生不利的(de)(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(dang)然(ran)，隨(sui)著冶金技術(shu)的(de)(de)提高，一些超級(ji)雙相不銹(xiu)鋼的(de)(de)含碳量可以(yi)控制在小于0.03%或(huo)更低。因此，在這類雙相不銹(xiu)鋼中，碳化(hua)物析出量很少，并且雙相不銹(xiu)鋼含鉻量又較(jiao)高。所(suo)以(yi)，碳化(hua)物對雙相不銹(xiu)鋼耐腐蝕(shi)性能的(de)(de)實(shi)際(ji)影響遠小于在奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼中的(de)(de)影響。

 一旦在某些雙相(xiang)不銹鋼(gang)中有(you)碳化(hua)物析出，只要在固溶(rong)溫(wen)度保(bao)溫(wen)后快速(su)冷卻，即(ji)可阻止碳化(hua)物的(de)析出。

2. 金屬(shu)間相

由(you)于(yu)雙相不(bu)銹(xiu)鋼中含有較(jiao)高(gao)量的鉻、鉬等金(jin)(jin)(jin)屬元素(su)，所以(yi)，較(jiao)易形成金(jin)(jin)(jin)屬間化合物，即金(jin)(jin)(jin)屬間相。

a. σ相

  雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)鐵素體(ti)中(zhong)(zhong)除了(le)高的(de)(de)鉻元素外，還有鉬(mu)和鎳的(de)(de)存在，尤其(qi)是鉬(mu)擴大了(le)σ相的(de)(de)形(xing)成溫度范(fan)圍，縮短(duan)了(le)σ相形(xing)成的(de)(de)時間，所以(yi)，雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)σ相的(de)(de)形(xing)成比(bi)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)更嚴重。試驗研(yan)究(jiu)表明(ming)，雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)σ相在950℃左右即可形(xing)成，而(er)且在數分(fen)鐘之內就可析出。

  根據對00Cr25Ni7Mo4N雙(shuang)相不銹鋼的研究(jiu)表明，σ相優先(xian)在鐵(tie)素(su)(su)體(ti)－奧氏(shi)體(ti)－鐵(tie)素(su)(su)體(ti)相交點處形核(he)，然后沿(yan)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)－鐵(tie)素(su)(su)體(ti)晶界(jie)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。

  無論(lun)以何種方式(shi)析出形成(cheng)的σ相(xiang)，都會(hui)顯著降低雙相(xiang)不銹鋼的塑(su)性和韌(ren)性。并且，在σ相(xiang)周圍會(hui)形成(cheng)貧鉻區，成(cheng)為影(ying)響雙相(xiang)不銹鋼耐腐蝕性的原因之一。

  為了防止σ相的(de)析出，應在固溶溫度保溫后快速冷卻(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。

  在雙(shuang)相鋼使用中不(bu)希望(wang)x相、R相存在，應通過固溶(rong)處理快(kuai)速冷(leng)卻(que)來消(xiao)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(shuang)相(xiang)不銹鋼的嚴(yan)重危(wei)害就是(shi)脆性。因(yin)雙(shuang)相(xiang)不銹鋼含碳(tan)比鐵素體(ti)不銹鋼含碳(tan)低(di)，且含鉻高，所以，高鉻區的形成(cheng)在(zai)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性方面的影響(xiang)不明顯。

 為保證雙相(xiang)不銹鋼有良好(hao)的塑(su)性和韌性，應采(cai)用正確的熱(re)處理(li)方(fang)式消除α'相(xiang)。

  總之，雙相不銹鋼(gang)中的這些(xie)金屬(shu)間(jian)相對塑性和韌(ren)性，對耐腐蝕性均產(chan)生不利的影(ying)響。因此，在(zai)雙相不銹鋼(gang)的熱加工(gong)過程(cheng)中，應(ying)盡力避(bi)免它(ta)們的產(chan)生。一旦產(chan)生了，就應(ying)通過重新(xin)加熱到正確的固溶溫度使之溶解(jie)，再(zai)采用快速冷(leng)卻(que)的方式防(fang)止其再(zai)形成。

3. 二次奧氏體γ₂

  雙(shuang)相不銹(xiu)鋼中的(de)兩(liang)相組織(zhi)(zhi)隨加(jia)熱溫(wen)度(du)的(de)升高(gao)而變化，當(dang)溫(wen)度(du)超過1300℃時，有(you)些雙(shuang)相不銹(xiu)鋼可能全部(bu)為鐵(tie)素體(ti)(ti)組織(zhi)(zhi)，這(zhe)時的(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)穩定性差，在(zai)以后的(de)冷(leng)卻(que)過程(cheng)中，在(zai)鐵(tie)素體(ti)(ti)晶界(jie)處會(hui)有(you)部(bu)分鐵(tie)素體(ti)(ti)轉變成奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)，這(zhe)種奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)稱做二(er)次奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)。依據(ju)冷(leng)卻(que)速度(du)不同，二(er)次奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)形(xing)成機制及形(xing)態也(ye)有(you)所差別。

  在較高溫(wen)度下形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)二次(ci)奧氏體(ti)(ti)是(shi)以形(xing)核和長(chang)大(da)的(de)方(fang)式完成(cheng)(cheng)的(de)，屬擴散型(xing)轉變。經研究發(fa)現，高溫(wen)形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)二次(ci)奧氏體(ti)(ti)多(duo)在鐵素(su)體(ti)(ti)的(de)位錯處形(xing)核，沿鐵素(su)體(ti)(ti)亞晶界(jie)長(chang)大(da)，所以，在組(zu)織形(xing)態(tai)上(shang)具有魏氏組(zu)織特征。高溫(wen)形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)二次(ci)奧氏體(ti)(ti)與周圍的(de)鐵素(su)體(ti)(ti)相比，具有較高的(de)含(han)鎳量和較低(di)的(de)含(han)鉻量，在基體(ti)(ti)中形(xing)成(cheng)(cheng)成(cheng)(cheng)分的(de)不(bu)均(jun)勻(yun)性。

  在(zai)較(jiao)低溫(wen)(wen)度范圍，如在(zai)300~650℃溫(wen)(wen)度區間形成的二次奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)具(ju)有非擴散(san)型轉變特(te)征(zheng)，屬馬氏(shi)(shi)體(ti)型的切變轉變。在(zai)自高溫(wen)(wen)水冷時，一般(ban)得不到這種二次奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)。

  再一種情況是在600~800℃溫(wen)度范圍(wei)，組織中析出σ相或碳化(hua)物時(shi)，在其周圍(wei)形成的(de)富鎳貧(pin)鉻區也會(hui)轉變為(wei)二(er)次奧氏(shi)體。所(suo)以，有的(de)將這種二(er)次奧氏(shi)體的(de)形成方式歸類于(yu)鐵素體共析反應，是共析反應產(chan)物。

  無論(lun)是以哪(na)一種方式形成的(de)(de)二次(ci)奧氏體，都會(hui)造成新的(de)(de)合金成分的(de)(de)不均勻性，給耐(nai)腐蝕性帶(dai)來不利(li)的(de)(de)影響(xiang)。

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。

 綜上所述(shu)，雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)熱處理(li)的理(li)論依據就是利用合(he)金元素和碳化(hua)物或金屬間相(xiang)在加熱時可溶(rong)解于基體中，而快冷不再析出的原理(li)。這(zhe)些內容在本書前面各章節有(you)論述(shu)，這(zhe)里不再進一(yi)步說明。

 雙相不銹(xiu)鋼的熱處(chu)理方式是加熱保溫后采(cai)用快速(su)冷卻。從工藝過程看，完全相當于奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼的熱處(chu)理，通常也稱固溶(rong)熱處(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(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。