雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)與(yu)其他(ta)不(bu)銹鋼(gang)一(yi)樣，為(wei)滿足使(shi)用的機械性(xing)能和耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)能的要求，應當(dang)依靠正確的熱處理來保證。

 高清下載香蕉視頻app蘋果: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(jia)熱溫度與兩相比例的(de)關系

 我(wo)們(men)已經知道，雙相不銹(xiu)鋼(gang)在(zai)平衡狀態(tai)下(xia)(xia)的(de)兩(liang)(liang)相比例主(zhu)要(yao)與化(hua)學成分有(you)關(guan)，即與鋼(gang)中鉻當(dang)量(liang)和鎳當(dang)量(liang)及其它們(men)的(de)比例系數P有(you)關(guan)，P=Cr/Ni.所以(yi)，一般情(qing)況下(xia)(xia)，用P值(zhi)來(lai)衡量(liang)雙相不銹(xiu)鋼(gang)的(de)兩(liang)(liang)相含量(liang)比，P值(zhi)越(yue)大，說明(ming)雙相不銹(xiu)鋼(gang)中的(de)鐵(tie)素體含量(liang)也越(yue)大。

 但是，雙(shuang)相不銹鋼中兩相的比例還(huan)受鋼的加(jia)熱溫(wen)度的影響。

即P相(xiang)同的雙相(xiang)不銹鋼，在不同的溫(wen)度加熱(re)后，有不同的兩相(xiang)比例。見圖(tu)6-9。

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

從圖(tu)6-9可見，雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)隨加熱溫度的(de)升高，奧氏體不(bu)斷減少，鐵素體不(bu)斷增加，當加熱溫度超過1300℃時，某些(xie)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)甚至可以變(bian)成單相鐵素體組(zu)織(zhi)。

因此，為了調整雙相不銹(xiu)鋼兩相組織(zhi)具有理想(xiang)的比例(li)，應控制合理的加熱溫度(du)和保溫時間。

二、加熱溫度對兩相(xiang)中(zhong)合金成(cheng)分的影響(xiang)

  雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼兩相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)對(dui)穩定平衡時(shi)，合金(jin)元(yuan)素(su)(su)在(zai)兩相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)含(han)量也相(xiang)(xiang)對(dui)穩定。但(dan)是，合金(jin)元(yuan)素(su)(su)在(zai)兩相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)分配是不同(tong)的(de)。一般的(de)分配規律是，鐵素(su)(su)體形成元(yuan)素(su)(su)，如鉻、鉬、硅等(deng)富集于(yu)鐵素(su)(su)體中(zhong)；奧(ao)氏體形成元(yuan)素(su)(su)，如鎳(nie)、氮、錳等(deng)富集于(yu)奧(ao)氏體中(zhong)。

合金元(yuan)素(su)在(zai)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)加(jia)熱溫度條(tiao)件下，在(zai)兩相中(zhong)的(de)(de)(de)分配是不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)，而且，隨著溫度的(de)(de)(de)升(sheng)高，合金元(yuan)素(su)在(zai)兩相中(zhong)的(de)(de)(de)分配趨于(yu)均勻(yun)，即合金元(yuan)素(su)在(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)含量與在(zai)奧(ao)氏體(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)含量的(de)(de)(de)比值(zhi)K趨向(xiang)于(yu)1。見表(biao)6-5。

所以，選擇合理的(de)加熱(re)溫度，使(shi)兩相(xiang)組織(zhi)中有(you)合適的(de)合金(jin)元素含量，使(shi)每一相(xiang)都具(ju)有(you)較高的(de)耐(nai)點腐蝕當(dang)量值(zhi)，可以保證雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)耐(nai)腐蝕性能。

三、加熱和(he)冷卻對雙相(xiang)不銹鋼中析出相(xiang)的(de)影響

 雙相不(bu)銹(xiu)鋼在加熱和冷卻(que)過程中(zhong)，除兩相比(bi)例(li)、兩相中(zhong)合(he)金元素發(fa)生變化外，還有一些其(qi)他相，如碳化物相、氮(dan)化物相、金屬間相、二(er)次奧氏體等的析出(chu)和溶解過程，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(chu)相的(de)存在(zai)會對雙相不銹鋼的(de)機械(xie)性能和(he)耐(nai)腐蝕性能產生(sheng)不利的(de)影響(xiang)。

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(jin)技(ji)術(shu)的提(ti)高(gao)，一(yi)些超級雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的含碳量可以控制在小于(yu)0.03%或更低。因此(ci)，在這類雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)中，碳化物析出量很少(shao)，并且雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)含鉻量又較高(gao)。所(suo)以，碳化物對雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)耐腐蝕性(xing)能的實(shi)際影響(xiang)遠小于(yu)在奧氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)中的影響(xiang)。

 一旦在(zai)某些雙(shuang)相不銹鋼中有碳(tan)化物析出，只要在(zai)固溶(rong)溫(wen)度保溫(wen)后(hou)快速冷卻(que)，即可(ke)阻止碳(tan)化物的(de)析出。

2. 金(jin)屬間相

由(you)于雙(shuang)相不銹鋼(gang)中含(han)有較高(gao)量的(de)鉻、鉬(mu)等(deng)金屬(shu)元素，所(suo)以，較易形成金屬(shu)間化合物，即金屬(shu)間相。

a. σ相

  雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)的(de)鐵素體中(zhong)除了高的(de)鉻元素外，還有鉬(mu)和鎳的(de)存在(zai)，尤其是鉬(mu)擴(kuo)大了σ相(xiang)的(de)形成(cheng)(cheng)溫度(du)范圍(wei)，縮短(duan)了σ相(xiang)形成(cheng)(cheng)的(de)時間，所以，雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)σ相(xiang)的(de)形成(cheng)(cheng)比奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)更(geng)嚴重。試驗研究表明，雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)的(de)σ相(xiang)在(zai)950℃左右即(ji)可(ke)形成(cheng)(cheng)，而且在(zai)數分鐘之內就可(ke)析出。

  根(gen)據(ju)對00Cr25Ni7Mo4N雙相(xiang)(xiang)不銹鋼的(de)研究表明，σ相(xiang)(xiang)優先(xian)在鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)－奧氏體(ti)(ti)－鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)交點處形核，然(ran)后沿鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)－鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(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。

  無論以何種方式析出形成(cheng)的σ相(xiang)，都會(hui)顯著降低雙相(xiang)不銹鋼的塑性和韌性。并且，在σ相(xiang)周(zhou)圍(wei)會(hui)形成(cheng)貧(pin)鉻(ge)區，成(cheng)為影響雙相(xiang)不銹鋼耐(nai)腐蝕性的原因(yin)之一(yi)。

  為(wei)了防止σ相的析出，應(ying)在固溶溫(wen)度保溫(wen)后快速冷(leng)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(xiang)鋼使(shi)用中不希望x相(xiang)、R相(xiang)存(cun)在，應通過固溶(rong)處理快速冷卻來(lai)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(cui)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(de)(de)存在對雙相(xiang)不銹(xiu)鋼的(de)(de)嚴重危(wei)害就是脆性。因雙相(xiang)不銹(xiu)鋼含(han)(han)碳(tan)比鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼含(han)(han)碳(tan)低，且含(han)(han)鉻(ge)高(gao)，所以，高(gao)鉻(ge)區的(de)(de)形成在耐腐(fu)蝕性方面的(de)(de)影響不明顯。

 為保(bao)證(zheng)雙相不(bu)銹(xiu)鋼有良好的塑性和韌性，應采用正(zheng)確(que)的熱(re)處理(li)方式消除(chu)α'相。

  總之(zhi)，雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)中的(de)這些金(jin)屬間(jian)相(xiang)對(dui)塑性(xing)(xing)和韌性(xing)(xing)，對(dui)耐腐蝕性(xing)(xing)均(jun)產(chan)生不利的(de)影響(xiang)。因此，在雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)的(de)熱加(jia)工(gong)過(guo)程中，應盡力避免它們(men)的(de)產(chan)生。一旦產(chan)生了，就應通過(guo)重新加(jia)熱到正確的(de)固溶(rong)(rong)溫度使之(zhi)溶(rong)(rong)解(jie)，再采用快速冷(leng)卻的(de)方式(shi)防止其再形成。

3. 二次奧氏體γ₂

  雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼中的(de)兩(liang)相(xiang)組織隨加熱(re)溫度的(de)升高而變(bian)化，當溫度超過1300℃時(shi)，有(you)些雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼可能(neng)全(quan)部(bu)為鐵素(su)體(ti)(ti)組織，這時(shi)的(de)鐵素(su)體(ti)(ti)穩定性(xing)差，在(zai)以后的(de)冷卻過程(cheng)中，在(zai)鐵素(su)體(ti)(ti)晶(jing)界處會(hui)有(you)部(bu)分鐵素(su)體(ti)(ti)轉變(bian)成(cheng)奧(ao)氏體(ti)(ti)，這種奧(ao)氏體(ti)(ti)稱做二次奧(ao)氏體(ti)(ti)。依據冷卻速度不(bu)同(tong)，二次奧(ao)氏體(ti)(ti)的(de)形成(cheng)機制及形態也有(you)所差別。

  在(zai)較高(gao)溫度下形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)二(er)次奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)是以形(xing)(xing)核和(he)長大(da)的(de)(de)方(fang)式完(wan)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)，屬擴散型(xing)轉(zhuan)變(bian)。經研究(jiu)發現，高(gao)溫形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)二(er)次奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)多在(zai)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)的(de)(de)位(wei)錯處形(xing)(xing)核，沿鐵素(su)(su)體(ti)(ti)亞晶界長大(da)，所以，在(zai)組織形(xing)(xing)態(tai)上具有魏(wei)氏(shi)組織特征。高(gao)溫形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)二(er)次奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)與周圍的(de)(de)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)相比，具有較高(gao)的(de)(de)含鎳量和(he)較低的(de)(de)含鉻量，在(zai)基體(ti)(ti)中形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)分的(de)(de)不均勻性。

  在較低(di)溫度范圍，如在300~650℃溫度區(qu)間形成的二次奧氏體(ti)具(ju)有非擴散型轉變特征，屬馬氏體(ti)型的切(qie)變轉變。在自高溫水冷時，一般(ban)得(de)不到這(zhe)種二次奧氏體(ti)。

  再一種情況是(shi)在(zai)600~800℃溫度(du)范圍(wei)，組織中(zhong)析出σ相或碳化物時，在(zai)其周圍(wei)形(xing)成的富鎳(nie)貧鉻區也(ye)會(hui)轉變為二次(ci)奧氏體(ti)(ti)。所以，有的將這種二次(ci)奧氏體(ti)(ti)的形(xing)成方式歸類于鐵(tie)素體(ti)(ti)共析反應，是(shi)共析反應產(chan)物。

  無論是以哪一種方式形成(cheng)(cheng)的(de)二次奧氏體，都會造成(cheng)(cheng)新的(de)合金成(cheng)(cheng)分的(de)不均(jun)勻性(xing)，給耐腐蝕性(xing)帶來不利的(de)影響。

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，雙相不(bu)銹鋼(gang)熱(re)處(chu)理(li)(li)的理(li)(li)論(lun)依據就是(shi)利(li)用合金(jin)元素(su)和碳化物(wu)或金(jin)屬間(jian)相在加熱(re)時(shi)可溶解(jie)于基體中(zhong)，而快冷不(bu)再析出的原理(li)(li)。這些內容在本書前面各章節(jie)有論(lun)述，這里不(bu)再進(jin)一步說明(ming)。

 雙相不銹(xiu)鋼(gang)的熱處(chu)(chu)理(li)方式是加熱保溫后采用(yong)快(kuai)速冷卻。從工藝過程看，完全相當(dang)于奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)的熱處(chu)(chu)理(li)，通(tong)常也稱固溶(rong)熱處(chu)(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。