雙相(xiang)不銹鋼與(yu)其他不銹鋼一樣(yang)，為滿足使用的機械性能和耐腐蝕(shi)性能的要求，應當依靠(kao)正確(que)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、加熱溫度與兩相比例的(de)關系(xi)

 我們(men)已(yi)經知道，雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼在平衡(heng)狀態下(xia)(xia)的(de)(de)(de)兩相(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)主要與(yu)化學成分有關(guan)，即與(yu)鋼中鉻(ge)當(dang)量和(he)鎳(nie)當(dang)量及其它們(men)的(de)(de)(de)比(bi)(bi)例(li)系數P有關(guan)，P=Cr/Ni.所(suo)以，一般情況下(xia)(xia)，用P值(zhi)來衡(heng)量雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼的(de)(de)(de)兩相(xiang)(xiang)含量比(bi)(bi)，P值(zhi)越大(da)，說明雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼中的(de)(de)(de)鐵素體含量也越大(da)。

 但是(shi)，雙相不銹(xiu)鋼中兩(liang)相的(de)比(bi)例還受鋼的(de)加熱溫度(du)的(de)影響。

即P相同(tong)的(de)雙相不(bu)銹鋼，在不(bu)同(tong)的(de)溫(wen)度加熱(re)后，有不(bu)同(tong)的(de)兩相比(bi)例(li)。見圖6-9。

圖6-9 中(zhong)三(san)種雙相不銹鋼(gang)的化學成分見表6-4 。

從圖6-9可見，雙相不銹鋼隨加熱溫度的升高，奧氏體不斷減少(shao)，鐵素(su)體不斷增(zeng)加，當(dang)加熱溫度超過1300℃時，某些雙相不銹鋼甚至可以變成單相鐵素(su)體組織。

因此，為了調整雙相不銹(xiu)鋼兩相組織具(ju)有理(li)想的(de)(de)比例，應(ying)控制(zhi)合理(li)的(de)(de)加(jia)熱(re)溫度和保溫時間(jian)。

二(er)、加熱溫度對兩(liang)相中合(he)金成分的(de)影響

  雙相(xiang)(xiang)不銹鋼兩(liang)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)對穩定平衡時，合(he)金元素(su)在兩(liang)相(xiang)(xiang)中的含量也相(xiang)(xiang)對穩定。但是(shi)，合(he)金元素(su)在兩(liang)相(xiang)(xiang)中的分(fen)(fen)配是(shi)不同的。一般(ban)的分(fen)(fen)配規律是(shi)，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)形成元素(su)，如鉻、鉬、硅等富集(ji)于鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)中；奧氏體(ti)(ti)形成元素(su)，如鎳、氮、錳等富集(ji)于奧氏體(ti)(ti)中。

合金(jin)元(yuan)素(su)在不同(tong)(tong)的(de)加熱溫(wen)度(du)條件下，在兩(liang)相中的(de)分配是不同(tong)(tong)的(de)，而且(qie)，隨(sui)著(zhu)溫(wen)度(du)的(de)升高(gao)，合金(jin)元(yuan)素(su)在兩(liang)相中的(de)分配趨(qu)于(yu)均勻，即(ji)合金(jin)元(yuan)素(su)在鐵素(su)體(ti)中的(de)含量與在奧(ao)氏體(ti)中的(de)含量的(de)比值K趨(qu)向于(yu)1。見表6-5。

所(suo)以(yi)，選擇合(he)(he)理的加熱溫度，使兩相組織中有合(he)(he)適(shi)的合(he)(he)金元(yuan)素含量(liang)，使每一相都具(ju)有較高的耐點腐蝕當量(liang)值(zhi)，可以(yi)保(bao)證雙相不銹(xiu)鋼的耐腐蝕性能(neng)。

三、加熱和(he)冷卻對雙相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)中析出相(xiang)(xiang)的影(ying)響

 雙(shuang)相(xiang)不銹鋼在(zai)加(jia)熱和(he)冷卻(que)過(guo)程(cheng)中，除兩相(xiang)比例、兩相(xiang)中合金(jin)元素(su)發生變化外，還有一些(xie)其他(ta)相(xiang)，如碳(tan)化物(wu)相(xiang)、氮化物(wu)相(xiang)、金(jin)屬間相(xiang)、二次奧氏體(ti)等的析(xi)出和(he)溶解過(guo)程(cheng)，見圖(tu)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(xie)析出相(xiang)的存(cun)在會對(dui)雙相(xiang)不銹鋼(gang)的機械性能(neng)和(he)耐腐(fu)蝕性能(neng)產生不利的影響。

1. 碳(tan)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(zhu)冶金(jin)技術(shu)的(de)提(ti)高，一些(xie)超(chao)級雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼的(de)含碳量可以控制在(zai)小于0.03%或更低。因此(ci)，在(zai)這類雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼中，碳化物析出量很少(shao)，并(bing)且雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼含鉻量又較高。所以，碳化物對雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼耐(nai)腐蝕性能的(de)實際影響(xiang)遠(yuan)小于在(zai)奧氏體不(bu)銹鋼中的(de)影響(xiang)。

 一(yi)旦在某些雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)有碳化物析出(chu)，只要(yao)在固(gu)溶溫(wen)度(du)保溫(wen)后快速冷卻(que)，即可阻止碳化物的(de)析出(chu)。

2. 金(jin)屬間相

由于雙相(xiang)不銹鋼中(zhong)含有(you)較高量的鉻、鉬等金屬元(yuan)素，所以，較易形成金屬間化(hua)合物，即(ji)金屬間相(xiang)。

a. σ相(xiang)

  雙相(xiang)不銹(xiu)鋼中(zhong)的(de)(de)鐵素(su)體中(zhong)除了(le)高的(de)(de)鉻元素(su)外，還有鉬和鎳的(de)(de)存在(zai)，尤其是鉬擴大了(le)σ相(xiang)的(de)(de)形成溫(wen)度(du)范圍，縮(suo)短(duan)了(le)σ相(xiang)形成的(de)(de)時間(jian)，所(suo)以，雙相(xiang)不銹(xiu)鋼中(zhong)σ相(xiang)的(de)(de)形成比奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼更嚴重。試驗(yan)研究表明，雙相(xiang)不銹(xiu)鋼中(zhong)的(de)(de)σ相(xiang)在(zai)950℃左右即可形成，而且(qie)在(zai)數(shu)分鐘(zhong)之內就可析(xi)出。

  根據(ju)對00Cr25Ni7Mo4N雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的研(yan)究表(biao)明，σ相(xiang)優(you)先在鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)－奧(ao)氏體(ti)(ti)－鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)交(jiao)點處形核(he)，然后沿鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)－鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)晶界(jie)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(wu)論以何(he)種方(fang)式(shi)析出(chu)形(xing)成的σ相(xiang)，都會顯著降低雙相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼的塑(su)性和韌性。并且，在(zai)σ相(xiang)周圍會形(xing)成貧鉻區，成為影響雙相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼耐腐蝕性的原因之一。

  為了防止σ相的析出，應在固溶溫(wen)度(du)保溫(wen)后快速冷卻。

 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(zai)雙相鋼(gang)使用中不希望x相、R相存在(zai)，應(ying)通過固溶(rong)處(chu)理快速冷卻來消(xiao)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(xing)。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)的存在(zai)對雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的嚴重危害就是脆性(xing)。因雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)含碳比鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)含碳低，且含鉻高，所以，高鉻區的形成在(zai)耐腐蝕性(xing)方面的影響不明(ming)顯(xian)。

 為保(bao)證(zheng)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼有良好(hao)的(de)塑性和韌性，應(ying)采用正確(que)的(de)熱處(chu)理方式消除α'相(xiang)。

  總之，雙相不銹鋼中的(de)這些金屬間相對塑性和韌性，對耐腐蝕性均產生不利的(de)影響。因此，在(zai)雙相不銹鋼的(de)熱(re)加工過(guo)程(cheng)中，應盡力(li)避免它們的(de)產生。一旦產生了，就應通過(guo)重新加熱(re)到正確的(de)固溶(rong)溫度使之溶(rong)解(jie)，再采用快(kuai)速冷卻的(de)方(fang)式防(fang)止其再形成。

3. 二次奧氏體γ₂

  雙相不(bu)銹鋼(gang)中的兩相組(zu)織隨加熱溫度(du)的升高(gao)而(er)變(bian)化，當溫度(du)超(chao)過(guo)1300℃時(shi)，有些雙相不(bu)銹鋼(gang)可能全部(bu)為鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)組(zu)織，這時(shi)的鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)穩定性差(cha)，在以后的冷卻(que)過(guo)程中，在鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)晶界(jie)處會有部(bu)分(fen)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)轉變(bian)成奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)，這種奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)稱(cheng)做二(er)次(ci)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)。依(yi)據冷卻(que)速(su)度(du)不(bu)同，二(er)次(ci)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)的形成機制(zhi)及形態也(ye)有所差(cha)別。

  在較高(gao)溫度(du)下形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)二次奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)是以形(xing)(xing)(xing)(xing)核和(he)長大的(de)(de)(de)方式完成(cheng)的(de)(de)(de)，屬擴散(san)型轉變。經研究發(fa)現(xian)，高(gao)溫形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)二次奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)多在鐵素體(ti)的(de)(de)(de)位錯處形(xing)(xing)(xing)(xing)核，沿(yan)鐵素體(ti)亞晶界長大，所(suo)以，在組(zu)織形(xing)(xing)(xing)(xing)態上(shang)具有魏氏(shi)(shi)(shi)組(zu)織特征。高(gao)溫形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)二次奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)與周(zhou)圍的(de)(de)(de)鐵素體(ti)相比，具有較高(gao)的(de)(de)(de)含鎳量和(he)較低的(de)(de)(de)含鉻量，在基體(ti)中形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)成(cheng)分的(de)(de)(de)不均勻性。

  在(zai)(zai)較低(di)溫度范圍，如(ru)在(zai)(zai)300~650℃溫度區間(jian)形成的(de)二(er)次奧(ao)氏體(ti)具有非(fei)擴散型轉(zhuan)變特征，屬馬氏體(ti)型的(de)切變轉(zhuan)變。在(zai)(zai)自高溫水(shui)冷時，一般得(de)不到(dao)這種(zhong)二(er)次奧(ao)氏體(ti)。

  再(zai)一種(zhong)情況(kuang)是在600~800℃溫度(du)范(fan)圍，組織(zhi)中析出σ相或(huo)碳化物時，在其(qi)周(zhou)圍形成的(de)富鎳(nie)貧鉻區(qu)也會轉變為二次奧氏體。所以，有的(de)將這種(zhong)二次奧氏體的(de)形成方(fang)式(shi)歸類于鐵(tie)素體共析反應，是共析反應產物。

  無論是以(yi)哪一種(zhong)方式形(xing)成的(de)二次奧氏體，都會造成新的(de)合金成分的(de)不(bu)均勻性，給耐腐蝕(shi)性帶(dai)來不(bu)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(zong)上所(suo)述，雙相(xiang)不銹鋼熱(re)處理的(de)理論依據就是利用合(he)金元素和碳化物或金屬間相(xiang)在加熱(re)時可溶解于基體中，而快冷(leng)不再析出的(de)原理。這些內容在本書前面各章節(jie)有論述，這里不再進一步說明。

 雙相不(bu)銹鋼的熱處理方(fang)式是加熱保溫后(hou)采用快(kuai)速冷卻。從工(gong)藝(yi)過(guo)程看，完全(quan)相當于奧氏體不(bu)銹鋼的熱處理，通常也稱固溶熱處理。

 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。