雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼中形成的金屬間化(hua)合物主要有(you)σ相(xiang)(xiang)(xiang)、x相(xiang)(xiang)(xiang)、a相(xiang)(xiang)(xiang)、R相(xiang)(xiang)(xiang)、Fe3Cr3Mo2Si2相(xiang)(xiang)(xiang)和(he)π相(xiang)(xiang)(xiang)等(deng),這些相(xiang)(xiang)(xiang)都(dou)是脆性(xing)相(xiang)(xiang)(xiang),對鋼的力學(xue)性(xing)能(neng)和(he)耐腐蝕性(xing)能(neng)都(dou)有(you)不(bu)利影響,應盡量(liang)避免它(ta)們的析出。
σ相是雙相不(bu)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9.4.1節中(zhong)(zhong)述及(ji)Fe-Cr合金(jin)在鉻(ge)含量超過(guo)15%時,會出現475℃脆性,其原因在于富鉻(ge)的(de)a相(xiang)的(de)析出。在雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)也(ye)同樣存在這一現象,但它僅發(fa)生在a相(xiang)內(nei),而α相(xiang)是(shi)通過(guo)調幅(fu)分解產(chan)生的(de),其中(zhong)(zhong)的(de)鉻(ge)含量可在61%~83%范圍內(nei)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相是(shi)在(zai)00Cr18Ni5Mo3Si2鋼中發(fa)現的,是(shi)一種片(pian)狀的金屬間化(hua)合物(wu)。00Cr18Ni5Mo3Si2鋼經980℃固(gu)溶處理后,該(gai)相的析(xi)(xi)出溫(wen)度(du)范圍為450~750℃,往(wang)(wang)往(wang)(wang)在(zai)a/γ相界(jie)及(ji)α/α晶界(jie)、亞晶界(jie)上(shang)析(xi)(xi)出,有時也會以細針(zhen)狀向晶內衍(yan)生,并常(chang)與鐵素體晶內析(xi)(xi)出的該(gai)相共存,600℃為其(qi)析(xi)(xi)出峰。該(gai)相不(bu)易長大,其(qi)析(xi)(xi)出會引起(qi)鋼的脆(cui)性(xing)。
π相(xiang)是(shi)一(yi)種(zhong)氮化(hua)物,首(shou)先在22Cr-8Ni-3Mo雙(shuang)相(xiang)不銹鋼的焊縫(feng)金屬中(zhong)發現,600℃時(shi)效時(shi)在α相(xiang)晶內析出π相(xiang),同時(shi)還(huan)析出R相(xiang)。π相(xiang)的分(fen)子(zi)式(shi)為(wei)Fe7Mo13N4,并(bing)與α相(xiang)保持一(yi)定的位向關系。π相(xiang)和R相(xiang)的析出引起鋼的脆性(xing),富鉬(mu)的π相(xiang)和R相(xiang)的析出還(huan)導致其(qi)鄰近的α相(xiang)貧鉬(mu),降低其(qi)耐(nai)點(dian)蝕的性(xing)能。
雙相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)中的組(zu)織轉變(bian)(bian)主要發生在鐵(tie)素體相(xiang)(xiang)中,其(qi)轉變(bian)(bian)動力學可用TTT曲(qu)線(xian)或CCT、CCP曲(qu)線(xian)(連續冷卻(que)析出曲(qu)線(xian))來闡明這一(yi)過程。圖9.79為(wei)022Cr21-Ni7Mo2.5Cu1.5鋼(gang)(gang)(法(fa)國(guo)Uranus 50)的TTT曲(qu)線(xian)。圖9.80為(wei)022Cr25Ni7Mo4-WCuN(英國(guo)Zeron 100)和022Cr25Ni6.5Mo3.5CuN(法(fa)國(guo)UR52N+)兩種超級雙相(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)的CCT曲(qu)線(xian)。可以看(kan)出,較高氮含(han)量(liang)(約0.3%N)的超級不銹鋼(gang)(gang)。等相(xiang)(xiang)的析出速(su)率要比一(yi)般雙相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)(含(han)量(liang)0.15%N)顯著(zhu)減(jian)緩,遠低于20mm鋼(gang)(gang)板(ban)水淬(cui)的速(su)率105℃/h,UR52N+鋼(gang)(gang)水淬(cui)鋼(gang)(gang)板(ban)的極限厚度達100mm。