雙相(xiang)(xiang)不銹鋼中形成的(de)(de)金屬間化合物主要有σ相(xiang)(xiang)、x相(xiang)(xiang)、a相(xiang)(xiang)、R相(xiang)(xiang)、Fe3Cr3Mo2Si2相(xiang)(xiang)和(he)π相(xiang)(xiang)等,這些相(xiang)(xiang)都是脆性(xing)(xing)相(xiang)(xiang),對鋼的(de)(de)力學性(xing)(xing)能和(he)耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)能都有不利影響,應盡量避免它們的(de)(de)析出。
σ相是雙相(xiang)不銹鋼中危害性最大的一種析出相,它硬而脆,可顯著降低鋼的塑性和韌性;它又富鉻,在其周圍出現貧鉻區,以及它自身的溶解而降低鋼的耐蝕性。與高鉻鐵素體不銹鋼不同,在雙相不銹鋼中由于鉬和鎳的存在,特別是鉬,擴大了σ相的形成溫度并縮短了形成時間。相可能在高于950℃時存在并可在數分鐘內析出。為避免。相的析出,雙相不銹鋼,特別是高鉻鉬的超級雙相不銹鋼,在固溶處理后要求快冷。
對022Cr25Ni7Mo4N超級雙相不銹鋼的研究表明,在1060℃固溶處理和850℃×10min時效后,。相優先在α/α/y的交點處形核,然后沿a/α晶界長大,在最后階段也可沿α/γ相界析出。σ相還可以通過鐵素體以共析分解的方式(α→σ+Y2)形成。
x相在雙相不銹鋼中一般在700~900℃范圍內首先沿α/α晶界及a/y相界析出,析出量比。相少得多。與。相相比,它在較低的溫度和較窄的溫度范圍存在。X相也同樣對鋼的塑韌性和耐蝕性能有不良影響。x相常與。相共存,但所占比例較少。對022Cr19Ni5Mo3Si2N鋼的研究表明,經1100℃×1h水淬后,在750~950℃溫度范圍內發生α→y2+σ(x)轉變,σ和x相富集鉻、鉬等元素。轉變過程中短時間時效時,x相為主相,而二者的含量隨時效時間的延長而增加,但一定時間時效后x相含量遞減而。相遞增,。相逐漸成主相。據此,可將x相視為σ相的亞穩相。
在(zai)9.4.1節(jie)中(zhong)述及(ji)Fe-Cr合金在(zai)鉻含(han)量(liang)(liang)超過15%時,會出現475℃脆性,其原(yuan)因在(zai)于富鉻的a相(xiang)的析(xi)出。在(zai)雙相(xiang)不銹鋼中(zhong)也同樣存在(zai)這一(yi)現象,但它(ta)僅發(fa)生在(zai)a相(xiang)內,而(er)α相(xiang)是通過調幅分解產生的,其中(zhong)的鉻含(han)量(liang)(liang)可在(zai)61%~83%范圍內波動。
最早在某些雙相不銹鋼中觀察到的R相,是一種高鉬的金屬間化合物,分子式為Fe2Mo。以后在00Cr18Ni5Mo3Si2鋼中也發現了這種相,分子式為Fe2.4Cr1.3Mo-Si,其析出溫度范圍為550~750℃,在550℃×10h時效后,在金屬薄膜中可觀察到尺寸為長50nm、寬15nm、厚小于5nm的小片狀沉淀相,析出于鐵素體晶內,50h后長大成不規則的顆粒,650℃為其析出峰,此時的析出量最多。R相也是一個脆性相,對鋼的韌性和耐點蝕性能都是有害的。
Fe3Cr3Mo2Si2相(xiang)是(shi)在00Cr18Ni5Mo3Si2鋼(gang)中(zhong)發現的,是(shi)一種片狀的金屬間化合物。00Cr18Ni5Mo3Si2鋼(gang)經980℃固溶處理(li)后,該相(xiang)的析出溫度范圍為450~750℃,往往在a/γ相(xiang)界(jie)及α/α晶界(jie)、亞(ya)晶界(jie)上析出,有(you)時也會(hui)以(yi)細針狀向(xiang)晶內衍(yan)生,并常與鐵素(su)體晶內析出的該相(xiang)共存(cun),600℃為其析出峰。該相(xiang)不易(yi)長大,其析出會(hui)引起鋼(gang)的脆性。
π相是一(yi)種氮(dan)化(hua)物,首(shou)先在22Cr-8Ni-3Mo雙(shuang)相不銹鋼的(de)焊縫金(jin)屬(shu)中發現,600℃時效(xiao)時在α相晶(jing)內析(xi)出(chu)π相,同時還析(xi)出(chu)R相。π相的(de)分(fen)子(zi)式為Fe7Mo13N4,并與α相保(bao)持一(yi)定的(de)位向(xiang)關系。π相和R相的(de)析(xi)出(chu)引(yin)起鋼的(de)脆性,富鉬的(de)π相和R相的(de)析(xi)出(chu)還導致(zhi)其(qi)鄰近的(de)α相貧鉬,降低其(qi)耐點蝕的(de)性能。
雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的(de)組織轉(zhuan)變主要發(fa)生在鐵素體相中(zhong),其轉(zhuan)變動(dong)力學可用TTT曲(qu)(qu)線(xian)或CCT、CCP曲(qu)(qu)線(xian)(連(lian)續冷(leng)卻析(xi)出(chu)曲(qu)(qu)線(xian))來闡明這一過程。圖9.79為022Cr21-Ni7Mo2.5Cu1.5鋼(gang)(法國Uranus 50)的(de)TTT曲(qu)(qu)線(xian)。圖9.80為022Cr25Ni7Mo4-WCuN(英(ying)國Zeron 100)和(he)022Cr25Ni6.5Mo3.5CuN(法國UR52N+)兩種超(chao)級(ji)雙(shuang)相鋼(gang)的(de)CCT曲(qu)(qu)線(xian)。可以看(kan)出(chu),較高氮含量(約(yue)0.3%N)的(de)超(chao)級(ji)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。等(deng)相的(de)析(xi)出(chu)速(su)率要比(bi)一般(ban)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(含量0.15%N)顯著減(jian)緩,遠低于20mm鋼(gang)板(ban)水(shui)淬(cui)的(de)速(su)率105℃/h,UR52N+鋼(gang)水(shui)淬(cui)鋼(gang)板(ban)的(de)極限厚度達(da)100mm。