雙相不(bu)銹鋼與(yu)其他不(bu)銹鋼一樣，為滿足(zu)使用的機械性(xing)能和耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)能的要求，應(ying)當依靠(kao)正確的熱處理來保證。

 香蕉視頻app下載蘋果版: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、加熱(re)溫度與兩相比例的關系

 我(wo)們已經知道(dao)，雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼在平衡狀態下的兩(liang)(liang)相(xiang)(xiang)比(bi)例(li)(li)主要與化學(xue)成(cheng)分有(you)關，即與鋼中鉻當量(liang)(liang)和鎳當量(liang)(liang)及其它們的比(bi)例(li)(li)系數(shu)P有(you)關，P=Cr/Ni.所以，一般情(qing)況(kuang)下，用P值來衡量(liang)(liang)雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼的兩(liang)(liang)相(xiang)(xiang)含量(liang)(liang)比(bi)，P值越大(da)，說明雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼中的鐵素體含量(liang)(liang)也(ye)越大(da)。

 但是，雙相(xiang)(xiang)不銹鋼中兩相(xiang)(xiang)的比例還受鋼的加熱(re)溫度的影響。

即P相(xiang)同(tong)的(de)雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼，在不(bu)(bu)同(tong)的(de)溫度加熱后，有不(bu)(bu)同(tong)的(de)兩相(xiang)比(bi)例。見圖6-9。

圖6-9 中三種雙相不銹鋼的化學成分見(jian)表6-4 。

從圖6-9可見，雙相不(bu)銹(xiu)鋼隨加熱溫(wen)度的升高(gao)，奧氏體(ti)不(bu)斷(duan)減少，鐵素(su)體(ti)不(bu)斷(duan)增(zeng)加，當加熱溫(wen)度超過1300℃時，某(mou)些(xie)雙相不(bu)銹(xiu)鋼甚至可以變(bian)成單相鐵素(su)體(ti)組織。

因此，為了調整雙相不(bu)銹鋼兩相組織具有(you)理(li)想的(de)比例，應(ying)控制合理(li)的(de)加熱溫度和保(bao)溫時間。

二、加(jia)熱溫度對兩相中(zhong)合金成分的影響

  雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)兩相相對穩(wen)定平衡時，合(he)金(jin)元素在(zai)兩相中(zhong)(zhong)(zhong)的含(han)量也相對穩(wen)定。但是(shi)，合(he)金(jin)元素在(zai)兩相中(zhong)(zhong)(zhong)的分(fen)配是(shi)不(bu)同的。一般(ban)的分(fen)配規律是(shi)，鐵素體(ti)形成(cheng)元素，如鉻、鉬、硅等富(fu)(fu)集(ji)于鐵素體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)；奧氏體(ti)形成(cheng)元素，如鎳、氮、錳等富(fu)(fu)集(ji)于奧氏體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)。

合金(jin)元素(su)在不同的(de)(de)(de)(de)加熱(re)溫度(du)條(tiao)件下，在兩(liang)相中的(de)(de)(de)(de)分配(pei)是不同的(de)(de)(de)(de)，而且，隨著溫度(du)的(de)(de)(de)(de)升高，合金(jin)元素(su)在兩(liang)相中的(de)(de)(de)(de)分配(pei)趨(qu)于(yu)(yu)均勻，即合金(jin)元素(su)在鐵素(su)體(ti)中的(de)(de)(de)(de)含(han)量與在奧氏體(ti)中的(de)(de)(de)(de)含(han)量的(de)(de)(de)(de)比值K趨(qu)向于(yu)(yu)1。見表6-5。

所以，選(xuan)擇合理的(de)加熱(re)溫(wen)度，使兩(liang)相組織(zhi)中有(you)合適(shi)的(de)合金元(yuan)素含量，使每一(yi)相都具(ju)有(you)較高的(de)耐(nai)點腐蝕當量值，可以保證(zheng)雙相不(bu)銹鋼的(de)耐(nai)腐蝕性能。

三、加熱(re)和冷卻(que)對雙相不(bu)銹(xiu)鋼中析出相的影響

 雙相(xiang)不銹(xiu)鋼在加(jia)熱(re)和冷卻過程(cheng)中，除兩相(xiang)比例、兩相(xiang)中合金元(yuan)素發生變化外，還有一些其他(ta)相(xiang)，如(ru)碳化物(wu)相(xiang)、氮化物(wu)相(xiang)、金屬間相(xiang)、二次(ci)奧(ao)氏體(ti)等的(de)析(xi)出和溶解過程(cheng)，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(xie)析出相的存在會對雙相不銹鋼(gang)的機械性能(neng)和耐腐(fu)蝕性能(neng)產生不利的影響(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(sui)著冶金(jin)技術(shu)的提(ti)高，一些超級雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的含碳(tan)量(liang)可以控制在(zai)小(xiao)于0.03%或更低。因此，在(zai)這(zhe)類雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)，碳(tan)化物析(xi)出量(liang)很少，并(bing)且雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼含鉻(ge)量(liang)又較高。所以，碳(tan)化物對雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼耐腐蝕性能(neng)的實際(ji)影(ying)響(xiang)遠小(xiao)于在(zai)奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)的影(ying)響(xiang)。

 一旦在某些雙(shuang)相不銹鋼中有碳化(hua)物(wu)析(xi)出(chu)(chu)，只要(yao)在固(gu)溶溫度(du)保溫后快速冷卻，即可阻止(zhi)碳化(hua)物(wu)的析(xi)出(chu)(chu)。

2. 金屬間相(xiang)

由于(yu)雙相(xiang)不銹鋼中含有(you)較(jiao)(jiao)高(gao)量的鉻、鉬等金(jin)屬元素(su)，所以，較(jiao)(jiao)易形成(cheng)金(jin)屬間化合物，即(ji)金(jin)屬間相(xiang)。

a. σ相

  雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼中(zhong)的(de)鐵素體(ti)中(zhong)除了高的(de)鉻元素外，還有鉬和鎳的(de)存在(zai)(zai)，尤(you)其(qi)是(shi)鉬擴大了σ相(xiang)(xiang)的(de)形(xing)成溫度范圍，縮短(duan)了σ相(xiang)(xiang)形(xing)成的(de)時間，所以(yi)，雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼中(zhong)σ相(xiang)(xiang)的(de)形(xing)成比奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼更嚴重。試驗研究表明，雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼中(zhong)的(de)σ相(xiang)(xiang)在(zai)(zai)950℃左右即可形(xing)成，而且在(zai)(zai)數分(fen)鐘(zhong)之內就可析出。

  根(gen)據對(dui)00Cr25Ni7Mo4N雙(shuang)相不銹鋼的研究(jiu)表明，σ相優先在鐵(tie)素體(ti)(ti)－奧氏體(ti)(ti)－鐵(tie)素體(ti)(ti)相交(jiao)點處(chu)形(xing)核，然后(hou)沿鐵(tie)素體(ti)(ti)－鐵(tie)素體(ti)(ti)晶界長大(da)。

  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的σ相，都會(hui)顯著降(jiang)低雙相不(bu)銹鋼(gang)的塑性(xing)和韌(ren)性(xing)。并(bing)且，在σ相周圍會(hui)形成貧鉻區，成為影(ying)響雙相不(bu)銹鋼(gang)耐腐蝕性(xing)的原因之一。

  為了防止σ相的析(xi)出，應在固溶(rong)溫(wen)度保溫(wen)后(hou)快速冷卻。

 b. x相(xiang)

  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。

  在雙相鋼使用(yong)中不希(xi)望x相、R相存在，應通過固溶處理(li)快速(su)冷卻來(lai)消除(chu)。

 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)(xiang)的(de)(de)存在(zai)對雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)嚴重危害就(jiu)是脆性。因(yin)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)含碳比(bi)鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)含碳低，且含鉻高，所以(yi)，高鉻區的(de)(de)形(xing)成在(zai)耐腐蝕性方面的(de)(de)影響(xiang)不(bu)明顯。

 為(wei)保證雙相(xiang)不銹鋼有(you)良好(hao)的塑(su)性和韌性，應采用正確的熱處(chu)理方式消除(chu)α'相(xiang)。

  總之(zhi)，雙(shuang)相不銹鋼中的(de)這些金屬(shu)間相對(dui)塑性(xing)和韌性(xing)，對(dui)耐腐蝕性(xing)均產(chan)(chan)生(sheng)不利的(de)影響。因此，在雙(shuang)相不銹鋼的(de)熱加工過程中，應盡力(li)避免它(ta)們的(de)產(chan)(chan)生(sheng)。一旦(dan)產(chan)(chan)生(sheng)了，就應通過重新加熱到正確的(de)固(gu)溶(rong)溫度使之(zhi)溶(rong)解(jie)，再(zai)采用(yong)快速(su)冷卻(que)的(de)方(fang)式(shi)防止其再(zai)形成。

3. 二次奧氏體γ₂

  雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼中的(de)兩相(xiang)(xiang)組織隨(sui)加熱溫度的(de)升高(gao)而變化，當溫度超過(guo)1300℃時，有(you)些(xie)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼可能全部為鐵(tie)素體(ti)(ti)組織，這時的(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)穩定性差，在以后的(de)冷卻(que)過(guo)程中，在鐵(tie)素體(ti)(ti)晶(jing)界(jie)處(chu)會(hui)有(you)部分鐵(tie)素體(ti)(ti)轉變成(cheng)奧氏(shi)體(ti)(ti)，這種(zhong)奧氏(shi)體(ti)(ti)稱做(zuo)二次奧氏(shi)體(ti)(ti)。依據冷卻(que)速(su)度不同，二次奧氏(shi)體(ti)(ti)的(de)形成(cheng)機制(zhi)及形態(tai)也有(you)所(suo)差別。

  在(zai)較(jiao)高(gao)(gao)溫(wen)度(du)下(xia)形(xing)成(cheng)的(de)(de)二次奧氏(shi)體(ti)(ti)是以(yi)形(xing)核和長大的(de)(de)方式完成(cheng)的(de)(de)，屬擴(kuo)散型轉變。經研(yan)究發(fa)現，高(gao)(gao)溫(wen)形(xing)成(cheng)的(de)(de)二次奧氏(shi)體(ti)(ti)多在(zai)鐵素(su)體(ti)(ti)的(de)(de)位錯處形(xing)核，沿鐵素(su)體(ti)(ti)亞晶界長大，所以(yi)，在(zai)組(zu)織(zhi)形(xing)態上(shang)具有(you)魏氏(shi)組(zu)織(zhi)特征(zheng)。高(gao)(gao)溫(wen)形(xing)成(cheng)的(de)(de)二次奧氏(shi)體(ti)(ti)與周圍(wei)的(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)相比，具有(you)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)含鎳量和較(jiao)低的(de)(de)含鉻量，在(zai)基(ji)體(ti)(ti)中形(xing)成(cheng)成(cheng)分的(de)(de)不均勻性(xing)。

  在(zai)較(jiao)低溫度(du)范圍，如在(zai)300~650℃溫度(du)區間形(xing)成的二次奧(ao)(ao)氏(shi)體具有非擴散型轉(zhuan)變(bian)特征，屬馬氏(shi)體型的切(qie)變(bian)轉(zhuan)變(bian)。在(zai)自高溫水冷(leng)時，一(yi)般得不到這種二次奧(ao)(ao)氏(shi)體。

  再一(yi)種情況是在600~800℃溫(wen)度范(fan)圍，組織中析出(chu)σ相或碳化(hua)物(wu)時(shi)，在其周圍形成(cheng)(cheng)的(de)(de)富鎳(nie)貧鉻區也會轉變為(wei)二次奧氏體(ti)。所以，有的(de)(de)將這種二次奧氏體(ti)的(de)(de)形成(cheng)(cheng)方式歸類(lei)于鐵(tie)素(su)體(ti)共析反(fan)應(ying)，是共析反(fan)應(ying)產物(wu)。

  無(wu)論是以(yi)哪一種方式形成的二次奧氏體(ti)，都會造成新的合金成分的不均勻性，給耐(nai)腐蝕(shi)性帶來不利的影響。

4. 氮(dan)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(shang)所述，雙相不銹(xiu)鋼熱處理的理論依據就(jiu)是利用合金元素和碳化(hua)物或金屬間相在加熱時可溶解于基體中，而快冷不再析出的原理。這(zhe)些內(nei)容在本書前面各章節有論述，這(zhe)里不再進(jin)一步說明。

 雙相(xiang)不銹鋼的熱處(chu)(chu)(chu)理(li)方(fang)式是加熱保溫(wen)后采用快速冷卻。從(cong)工藝過程看，完(wan)全(quan)相(xiang)當(dang)于奧氏體(ti)不銹鋼的熱處(chu)(chu)(chu)理(li)，通(tong)常也稱固溶熱處(chu)(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。