雙相不(bu)銹鋼與其他不(bu)銹鋼一樣，為(wei)滿足使用(yong)的機械性(xing)能和耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)能的要求，應當依靠正確(que)的熱處理來保證。

 香蕉視頻app在線觀看: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(du)與兩相比例(li)的關系

 我們已(yi)經知道，雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼在(zai)平(ping)衡狀態下的(de)(de)(de)兩相(xiang)(xiang)比例主(zhu)要與化學成分有(you)關，即與鋼中鉻當(dang)量(liang)和鎳當(dang)量(liang)及其它們的(de)(de)(de)比例系(xi)數P有(you)關，P=Cr/Ni.所以，一般情況下，用P值(zhi)來衡量(liang)雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)兩相(xiang)(xiang)含量(liang)比，P值(zhi)越大(da)，說(shuo)明雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼中的(de)(de)(de)鐵素體含量(liang)也越大(da)。

 但是，雙相(xiang)不銹鋼中兩(liang)相(xiang)的比(bi)例(li)還(huan)受鋼的加熱(re)溫(wen)度的影(ying)響。

即P相(xiang)同的(de)雙相(xiang)不銹鋼，在不同的(de)溫度加(jia)熱后，有(you)不同的(de)兩相(xiang)比(bi)例。見圖6-9。

圖6-9 中三種(zhong)雙相不(bu)銹(xiu)鋼的化學成分見(jian)表6-4 。

從(cong)圖6-9可見(jian)，雙(shuang)相(xiang)不銹鋼隨加熱溫度的升高(gao)，奧氏體(ti)不斷(duan)減少，鐵(tie)素體(ti)不斷(duan)增加，當加熱溫度超過(guo)1300℃時，某些(xie)雙(shuang)相(xiang)不銹鋼甚至可以變成單相(xiang)鐵(tie)素體(ti)組(zu)織。

因(yin)此，為了調(diao)整雙相(xiang)不銹鋼(gang)兩相(xiang)組(zu)織(zhi)具有理(li)(li)想的(de)比例(li)，應控(kong)制合(he)理(li)(li)的(de)加熱溫度和保溫時間。

二、加熱(re)溫度對兩相中合金成分(fen)的影(ying)響

  雙相不(bu)銹鋼兩(liang)相相對穩定平衡時，合金元(yuan)(yuan)素(su)在兩(liang)相中的(de)含量也相對穩定。但是(shi)，合金元(yuan)(yuan)素(su)在兩(liang)相中的(de)分配(pei)是(shi)不(bu)同的(de)。一(yi)般的(de)分配(pei)規律是(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)體形(xing)成元(yuan)(yuan)素(su)，如鉻、鉬、硅等富(fu)(fu)集于(yu)鐵(tie)(tie)素(su)體中；奧(ao)氏(shi)(shi)體形(xing)成元(yuan)(yuan)素(su)，如鎳、氮、錳等富(fu)(fu)集于(yu)奧(ao)氏(shi)(shi)體中。

合金元(yuan)素(su)在不同(tong)的(de)加(jia)熱溫(wen)度(du)條件下(xia)，在兩(liang)相中的(de)分配是不同(tong)的(de)，而且，隨著(zhu)溫(wen)度(du)的(de)升高，合金元(yuan)素(su)在兩(liang)相中的(de)分配趨于(yu)均(jun)勻(yun)，即(ji)合金元(yuan)素(su)在鐵素(su)體(ti)中的(de)含(han)(han)量(liang)與(yu)在奧氏體(ti)中的(de)含(han)(han)量(liang)的(de)比(bi)值K趨向(xiang)于(yu)1。見(jian)表6-5。

所以(yi)(yi)，選擇合(he)理的加熱溫度，使兩相組織中有合(he)適的合(he)金元素(su)含量，使每一相都具有較高的耐點(dian)腐蝕當量值(zhi)，可(ke)以(yi)(yi)保證雙相不銹(xiu)鋼的耐腐蝕性能。

三(san)、加熱(re)和冷卻對雙相不銹鋼中析出相的(de)影響(xiang)

 雙相(xiang)不銹鋼在(zai)加熱和(he)冷卻過(guo)程中(zhong)(zhong)，除(chu)兩相(xiang)比例、兩相(xiang)中(zhong)(zhong)合金元素(su)發生變化(hua)(hua)外，還有(you)一些(xie)其他相(xiang)，如碳化(hua)(hua)物相(xiang)、氮化(hua)(hua)物相(xiang)、金屬間相(xiang)、二次奧(ao)氏體(ti)等的析出和(he)溶解過(guo)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(zhe)些析出相的存(cun)在(zai)會對雙相不銹鋼的機械性能和(he)耐腐(fu)蝕(shi)性能產生不利的影響。

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(sui)著冶(ye)金技(ji)術的(de)提高(gao)，一些超級雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)含碳(tan)量(liang)可(ke)以控制在小(xiao)于(yu)0.03%或更低。因此(ci)，在這類雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)，碳(tan)化物析(xi)出(chu)量(liang)很(hen)少，并且雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼含鉻量(liang)又較(jiao)高(gao)。所以，碳(tan)化物對雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼耐腐蝕(shi)性能的(de)實(shi)際影(ying)響(xiang)遠小(xiao)于(yu)在奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)的(de)影(ying)響(xiang)。

 一旦在某些雙相(xiang)不銹鋼中(zhong)有碳化物析出，只要(yao)在固溶溫度保溫后(hou)快(kuai)速冷(leng)卻，即可阻止(zhi)碳化物的(de)析出。

2. 金(jin)屬間(jian)相

由于雙相不銹鋼中(zhong)含(han)有較(jiao)高量的鉻、鉬等(deng)金屬元素，所(suo)以，較(jiao)易形成金屬間(jian)化合物，即金屬間(jian)相。

a. σ相

  雙相不銹鋼(gang)中(zhong)的鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)中(zhong)除了(le)(le)高的鉻元素(su)外(wai)，還有(you)鉬(mu)和鎳的存在(zai)，尤其(qi)是鉬(mu)擴(kuo)大了(le)(le)σ相的形(xing)(xing)成(cheng)溫度范圍，縮短了(le)(le)σ相形(xing)(xing)成(cheng)的時間，所以，雙相不銹鋼(gang)中(zhong)σ相的形(xing)(xing)成(cheng)比奧(ao)氏體(ti)(ti)不銹鋼(gang)更嚴重。試驗研究表明，雙相不銹鋼(gang)中(zhong)的σ相在(zai)950℃左右(you)即可形(xing)(xing)成(cheng)，而且在(zai)數分鐘之內就可析(xi)出。

  根據對00Cr25Ni7Mo4N雙(shuang)相不銹(xiu)鋼(gang)的研(yan)究表明，σ相優先(xian)在鐵素(su)體－奧氏體－鐵素(su)體相交點處形(xing)核，然后沿(yan)鐵素(su)體－鐵素(su)體晶界長大。

  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(chu)形(xing)成(cheng)的σ相(xiang)，都會(hui)顯著(zhu)降(jiang)低雙相(xiang)不銹鋼的塑性和韌性。并且，在σ相(xiang)周圍(wei)會(hui)形(xing)成(cheng)貧鉻區，成(cheng)為影響(xiang)雙相(xiang)不銹鋼耐腐(fu)蝕(shi)性的原因(yin)之一。

  為了(le)防止σ相(xiang)的析出(chu)，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(zai)雙(shuang)相(xiang)鋼(gang)使用中不希望x相(xiang)、R相(xiang)存在(zai)，應通過固溶處理(li)快速(su)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。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)存在對雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)嚴重危害就是脆性。因雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)含(han)碳比鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)含(han)碳低，且含(han)鉻(ge)(ge)高(gao)，所以，高(gao)鉻(ge)(ge)區的(de)形成在耐腐蝕性方面的(de)影響(xiang)不(bu)明(ming)顯。

 為保證雙相不銹鋼(gang)有良(liang)好的塑性和(he)韌性，應采用正確的熱處理方(fang)式消除α'相。

  總(zong)之(zhi)，雙相不(bu)銹鋼中的這些金屬間相對塑性(xing)和韌性(xing)，對耐腐蝕性(xing)均產(chan)(chan)生(sheng)不(bu)利的影響。因(yin)此，在雙相不(bu)銹鋼的熱加工過(guo)程中，應(ying)(ying)盡力避免它們的產(chan)(chan)生(sheng)。一旦產(chan)(chan)生(sheng)了，就應(ying)(ying)通過(guo)重新加熱到正確(que)的固(gu)溶(rong)溫度使之(zhi)溶(rong)解(jie)，再采用快速冷卻的方式防止其再形(xing)成(cheng)。

3. 二次奧氏體γ₂

  雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中的兩相組(zu)織隨加(jia)熱溫(wen)度的升高而變化(hua)，當溫(wen)度超過(guo)1300℃時，有些雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)可能(neng)全部為鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)組(zu)織，這(zhe)時的鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)穩定性差(cha)，在(zai)(zai)以(yi)后的冷卻過(guo)程中，在(zai)(zai)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)晶界處(chu)會有部分鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)轉變成奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)，這(zhe)種奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)稱(cheng)做二次奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)。依據冷卻速度不(bu)同，二次奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)的形成機制及形態也(ye)有所差(cha)別。

  在(zai)較高(gao)溫(wen)度(du)下形(xing)(xing)成的(de)(de)(de)(de)二次奧(ao)氏(shi)體是以形(xing)(xing)核和(he)長(chang)大的(de)(de)(de)(de)方式(shi)完成的(de)(de)(de)(de)，屬擴(kuo)散型(xing)轉(zhuan)變。經研究(jiu)發現，高(gao)溫(wen)形(xing)(xing)成的(de)(de)(de)(de)二次奧(ao)氏(shi)體多在(zai)鐵(tie)素體的(de)(de)(de)(de)位錯處形(xing)(xing)核，沿鐵(tie)素體亞晶界長(chang)大，所以，在(zai)組織(zhi)形(xing)(xing)態上具(ju)有(you)魏(wei)氏(shi)組織(zhi)特征。高(gao)溫(wen)形(xing)(xing)成的(de)(de)(de)(de)二次奧(ao)氏(shi)體與周圍的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素體相比，具(ju)有(you)較高(gao)的(de)(de)(de)(de)含(han)鎳(nie)量(liang)和(he)較低的(de)(de)(de)(de)含(han)鉻量(liang)，在(zai)基體中形(xing)(xing)成成分的(de)(de)(de)(de)不均勻性。

  在(zai)較(jiao)低溫(wen)(wen)度范(fan)圍，如在(zai)300~650℃溫(wen)(wen)度區(qu)間形(xing)成的二(er)次奧(ao)氏(shi)體(ti)具(ju)有非(fei)擴(kuo)散型(xing)轉變特征，屬馬氏(shi)體(ti)型(xing)的切(qie)變轉變。在(zai)自高溫(wen)(wen)水冷時(shi)，一(yi)般得(de)不到這(zhe)種二(er)次奧(ao)氏(shi)體(ti)。

  再一種情況是(shi)在600~800℃溫度范圍，組織(zhi)中析(xi)出σ相或碳化物時，在其(qi)周圍形成的(de)富鎳貧(pin)鉻區也會轉變為二次奧氏體(ti)。所以，有的(de)將這種二次奧氏體(ti)的(de)形成方(fang)式歸類于鐵素體(ti)共析(xi)反應，是(shi)共析(xi)反應產物。

  無論是以哪一種方式形成的(de)(de)(de)二次奧氏體，都(dou)會造成新(xin)的(de)(de)(de)合金(jin)成分的(de)(de)(de)不均勻(yun)性(xing)，給耐腐蝕性(xing)帶來不利的(de)(de)(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(zong)上所述，雙相不銹鋼熱處理的理論依據就是利用合金(jin)元(yuan)素和碳(tan)化(hua)物或金(jin)屬間(jian)相在(zai)加熱時可溶解于基體中，而快(kuai)冷不再析出的原(yuan)理。這些內容(rong)在(zai)本書前面各章節(jie)有(you)論述，這里不再進一步(bu)說(shuo)明。

 雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼的(de)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)方式(shi)是加熱(re)(re)保溫后采用快(kuai)速冷卻(que)。從工(gong)藝過程看，完全相(xiang)當(dang)于奧氏體不(bu)(bu)銹鋼的(de)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)，通(tong)常也稱固(gu)溶熱(re)(re)處(chu)理(li)(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(jing)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。