雙相不銹鋼(gang)中(zhong)形成的金屬間(jian)化合物主(zhu)要(yao)有σ相、x相、a相、R相、Fe3Cr3Mo2Si2相和π相等,這(zhe)些相都是脆性(xing)相,對(dui)鋼(gang)的力學性(xing)能和耐腐蝕性(xing)能都有不利影響(xiang),應(ying)盡量避免它(ta)們的析出。
σ相是雙(shuang)相不銹(xiu)鋼(gang)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節中述及Fe-Cr合金在鉻含量超(chao)過15%時,會(hui)出(chu)現475℃脆(cui)性,其原因在于富鉻的(de)a相的(de)析出(chu)。在雙相不銹鋼中也同樣存在這一現象,但它僅發(fa)生(sheng)在a相內,而α相是(shi)通過調幅分解產生(sheng)的(de),其中的(de)鉻含量可在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相是在00Cr18Ni5Mo3Si2鋼中(zhong)發現的(de)(de),是一種片狀的(de)(de)金屬間(jian)化合(he)物(wu)。00Cr18Ni5Mo3Si2鋼經(jing)980℃固溶處理后,該相的(de)(de)析出(chu)(chu)溫度(du)范圍為450~750℃,往(wang)往(wang)在a/γ相界(jie)及α/α晶界(jie)、亞(ya)晶界(jie)上析出(chu)(chu),有時(shi)也會(hui)以細針狀向晶內衍生,并常與鐵素體晶內析出(chu)(chu)的(de)(de)該相共存,600℃為其析出(chu)(chu)峰。該相不易(yi)長(chang)大,其析出(chu)(chu)會(hui)引起鋼的(de)(de)脆性。
π相(xiang)是(shi)一種氮化物,首先在(zai)22Cr-8Ni-3Mo雙相(xiang)不銹鋼(gang)的(de)焊(han)縫金屬中發現(xian),600℃時效時在(zai)α相(xiang)晶(jing)內析出(chu)(chu)π相(xiang),同時還析出(chu)(chu)R相(xiang)。π相(xiang)的(de)分子式為Fe7Mo13N4,并與(yu)α相(xiang)保持一定的(de)位向關系。π相(xiang)和(he)R相(xiang)的(de)析出(chu)(chu)引(yin)起鋼(gang)的(de)脆性(xing),富(fu)鉬的(de)π相(xiang)和(he)R相(xiang)的(de)析出(chu)(chu)還導致其(qi)鄰近的(de)α相(xiang)貧鉬,降低其(qi)耐點(dian)蝕(shi)的(de)性(xing)能(neng)。
雙相(xiang)不銹鋼(gang)中的(de)(de)組織轉變主(zhu)要發生(sheng)在鐵素(su)體相(xiang)中,其轉變動力學(xue)可用TTT曲線(xian)(xian)或CCT、CCP曲線(xian)(xian)(連續(xu)冷卻(que)析(xi)(xi)出曲線(xian)(xian))來闡明(ming)這一過程(cheng)。圖9.79為022Cr21-Ni7Mo2.5Cu1.5鋼(gang)(法(fa)國Uranus 50)的(de)(de)TTT曲線(xian)(xian)。圖9.80為022Cr25Ni7Mo4-WCuN(英(ying)國Zeron 100)和(he)022Cr25Ni6.5Mo3.5CuN(法(fa)國UR52N+)兩種超(chao)級雙相(xiang)鋼(gang)的(de)(de)CCT曲線(xian)(xian)。可以(yi)看出,較(jiao)高氮含量(約0.3%N)的(de)(de)超(chao)級不銹鋼(gang)。等相(xiang)的(de)(de)析(xi)(xi)出速率要比一般雙相(xiang)不銹鋼(gang)(含量0.15%N)顯著減(jian)緩,遠低于20mm鋼(gang)板水(shui)淬的(de)(de)速率105℃/h,UR52N+鋼(gang)水(shui)淬鋼(gang)板的(de)(de)極限厚度達100mm。