雙(shuang)相不銹鋼與其他不銹鋼一樣，為滿足使用的機(ji)械性能和(he)耐腐蝕(shi)性能的要求，應當依靠正確的熱處理來保證(zheng)。

 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(yi)、加熱(re)溫(wen)度與兩相(xiang)比例(li)的關系

 我們已經知道，雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼在平衡(heng)狀(zhuang)態下的兩相(xiang)比(bi)(bi)例主要(yao)與化學成分有關(guan)，即(ji)與鋼中(zhong)鉻(ge)當量(liang)(liang)(liang)和鎳當量(liang)(liang)(liang)及(ji)其它們的比(bi)(bi)例系數P有關(guan)，P=Cr/Ni.所以，一般情(qing)況下，用P值來衡(heng)量(liang)(liang)(liang)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼的兩相(xiang)含量(liang)(liang)(liang)比(bi)(bi)，P值越大，說明雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼中(zhong)的鐵素體含量(liang)(liang)(liang)也越大。

 但是，雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中兩相(xiang)的比例還受鋼(gang)(gang)的加熱(re)溫度的影響。

即P相同(tong)的(de)(de)雙相不(bu)銹鋼，在不(bu)同(tong)的(de)(de)溫度加熱后，有不(bu)同(tong)的(de)(de)兩(liang)相比例。見(jian)圖6-9。

圖6-9 中三種雙相不銹鋼(gang)的(de)化學成分見表6-4 。

從圖6-9可(ke)見，雙相不銹(xiu)鋼隨加(jia)(jia)熱溫度的升高，奧氏體不斷減少，鐵素(su)體不斷增(zeng)加(jia)(jia)，當加(jia)(jia)熱溫度超(chao)過1300℃時(shi)，某(mou)些雙相不銹(xiu)鋼甚至可(ke)以變成(cheng)單相鐵素(su)體組織。

因此，為了調整雙相(xiang)不(bu)銹鋼兩相(xiang)組(zu)織具有理想的比例，應(ying)控制合(he)理的加熱溫度和保溫時間。

二(er)、加熱溫度對兩相中合金成分的影(ying)響(xiang)

  雙相(xiang)不(bu)銹鋼兩相(xiang)相(xiang)對穩定平(ping)衡(heng)時，合金元(yuan)素在兩相(xiang)中的(de)含量也相(xiang)對穩定。但是，合金元(yuan)素在兩相(xiang)中的(de)分(fen)配是不(bu)同的(de)。一般的(de)分(fen)配規律是，鐵素體形(xing)(xing)成元(yuan)素，如(ru)鉻、鉬(mu)、硅(gui)等富集(ji)于鐵素體中；奧(ao)氏體形(xing)(xing)成元(yuan)素，如(ru)鎳、氮、錳(meng)等富集(ji)于奧(ao)氏體中。

合(he)金元(yuan)素在不同(tong)的(de)(de)(de)(de)加熱溫度條件下，在兩相(xiang)中的(de)(de)(de)(de)分(fen)配(pei)是不同(tong)的(de)(de)(de)(de)，而且，隨(sui)著溫度的(de)(de)(de)(de)升高，合(he)金元(yuan)素在兩相(xiang)中的(de)(de)(de)(de)分(fen)配(pei)趨于均勻，即合(he)金元(yuan)素在鐵(tie)素體(ti)中的(de)(de)(de)(de)含量與在奧氏體(ti)中的(de)(de)(de)(de)含量的(de)(de)(de)(de)比(bi)值K趨向于1。見表(biao)6-5。

所以，選擇合理的加熱溫度，使(shi)兩相(xiang)組(zu)織(zhi)中有合適(shi)的合金元(yuan)素含量，使(shi)每一(yi)相(xiang)都具有較(jiao)高的耐點(dian)腐蝕當量值，可以保(bao)證雙(shuang)相(xiang)不銹鋼的耐腐蝕性能。

三、加熱和(he)冷卻(que)對(dui)雙相(xiang)不銹鋼(gang)中析出相(xiang)的影響(xiang)

 雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼在加熱和冷卻(que)過(guo)程(cheng)中(zhong)，除兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例、兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)合(he)金(jin)元素發(fa)生變化(hua)外，還(huan)有一些其他(ta)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，如碳化(hua)物(wu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)、氮化(hua)物(wu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)、金(jin)屬(shu)間相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)、二次(ci)奧氏(shi)體(ti)等(deng)的析(xi)出(chu)和溶解過(guo)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.這些析(xi)出(chu)相的存(cun)在會對雙相不銹(xiu)鋼的機(ji)械性能(neng)和耐(nai)腐蝕(shi)性能(neng)產(chan)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(dang)然，隨(sui)著冶金(jin)技術的(de)提高，一(yi)些超(chao)級雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)含碳(tan)量可以(yi)(yi)控制在小于0.03%或更低。因此，在這類(lei)雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)中，碳(tan)化物析(xi)出量很少，并且雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)含鉻量又較高。所以(yi)(yi)，碳(tan)化物對雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)耐腐蝕性能的(de)實際影響(xiang)遠小于在奧氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)中的(de)影響(xiang)。

 一(yi)旦在(zai)某些雙相不銹鋼中有碳化物析(xi)出，只(zhi)要(yao)在(zai)固溶溫度保溫后快(kuai)速冷卻，即可阻(zu)止碳化物的析(xi)出。

2. 金屬間相

由于雙相不銹鋼中(zhong)含有(you)較(jiao)高(gao)量的鉻、鉬等金屬(shu)元(yuan)素(su)，所(suo)以，較(jiao)易形成金屬(shu)間(jian)(jian)化合物，即(ji)金屬(shu)間(jian)(jian)相。

a. σ相

  雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼中(zhong)(zhong)的(de)(de)鐵素(su)體中(zhong)(zhong)除了(le)(le)高(gao)的(de)(de)鉻元素(su)外(wai)，還有鉬(mu)和鎳的(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)，尤其是鉬(mu)擴大(da)了(le)(le)σ相(xiang)(xiang)的(de)(de)形成溫度(du)范圍(wei)，縮短了(le)(le)σ相(xiang)(xiang)形成的(de)(de)時間，所(suo)以，雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼中(zhong)(zhong)σ相(xiang)(xiang)的(de)(de)形成比奧氏體不銹(xiu)鋼更嚴重。試(shi)驗(yan)研究表明，雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼中(zhong)(zhong)的(de)(de)σ相(xiang)(xiang)在(zai)(zai)950℃左(zuo)右即可形成，而且在(zai)(zai)數(shu)分(fen)鐘之內(nei)就可析(xi)出(chu)。

  根據對00Cr25Ni7Mo4N雙相不銹(xiu)鋼(gang)的研究表明(ming)，σ相優先在鐵(tie)素體－奧氏體－鐵(tie)素體相交點處(chu)形(xing)核，然后沿鐵(tie)素體－鐵(tie)素體晶(jing)界(jie)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(lun)以何種方式(shi)析出形(xing)成(cheng)的(de)σ相，都會(hui)(hui)顯著降低雙相不(bu)銹鋼的(de)塑性(xing)(xing)和韌性(xing)(xing)。并且，在σ相周圍會(hui)(hui)形(xing)成(cheng)貧鉻區，成(cheng)為影響雙相不(bu)銹鋼耐腐蝕性(xing)(xing)的(de)原因之一。

  為了(le)防止(zhi)σ相的析出，應在固(gu)溶溫度(du)保溫后快(kuai)速冷(leng)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。

  在雙相(xiang)鋼使用(yong)中不希望x相(xiang)、R相(xiang)存在，應通(tong)過(guo)固(gu)溶處(chu)理快速(su)冷卻(que)來消除。

 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(cui)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'相的存在對雙相不銹(xiu)鋼的嚴重危害就是脆性(xing)。因(yin)雙相不銹(xiu)鋼含(han)碳(tan)比鐵素體不銹(xiu)鋼含(han)碳(tan)低，且含(han)鉻高，所以，高鉻區的形(xing)成在耐腐(fu)蝕性(xing)方面的影(ying)響(xiang)不明顯。

 為(wei)保(bao)證雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼有良好的(de)塑性(xing)和(he)韌(ren)性(xing)，應采用正確的(de)熱處理(li)方式(shi)消除α'相(xiang)(xiang)。

  總(zong)之，雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)這(zhe)些(xie)金(jin)屬間相對(dui)塑(su)性(xing)和韌性(xing)，對(dui)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)均產生不(bu)利的(de)(de)影響。因(yin)此，在雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)熱(re)加(jia)工過程中(zhong)，應盡力避免它們的(de)(de)產生。一旦產生了，就(jiu)應通過重新加(jia)熱(re)到(dao)正確(que)的(de)(de)固(gu)溶溫度使之溶解，再采(cai)用快速冷(leng)卻的(de)(de)方式防止其再形成。

3. 二次奧氏體γ₂

  雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)中的兩相組織(zhi)隨加熱溫度(du)的升高而(er)變化，當溫度(du)超過1300℃時(shi)，有些雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)可能全部為(wei)鐵素(su)(su)體(ti)組織(zhi)，這時(shi)的鐵素(su)(su)體(ti)穩定性差(cha)，在以后的冷(leng)卻過程中，在鐵素(su)(su)體(ti)晶界處會(hui)有部分鐵素(su)(su)體(ti)轉變成(cheng)(cheng)奧(ao)氏(shi)體(ti)，這種奧(ao)氏(shi)體(ti)稱做二次奧(ao)氏(shi)體(ti)。依據冷(leng)卻速度(du)不(bu)同(tong)，二次奧(ao)氏(shi)體(ti)的形成(cheng)(cheng)機制及形態也(ye)有所(suo)差(cha)別。

  在(zai)較高溫度下形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)二次奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)是以形(xing)核和(he)長(chang)大的(de)(de)(de)(de)(de)方式完成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)，屬(shu)擴散型轉(zhuan)變。經研究發現，高溫形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)二次奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)多(duo)在(zai)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)位錯處形(xing)核，沿鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)亞晶界長(chang)大，所以，在(zai)組織形(xing)態上具有魏氏組織特(te)征。高溫形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)二次奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)與周圍的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相比，具有較高的(de)(de)(de)(de)(de)含鎳量(liang)和(he)較低的(de)(de)(de)(de)(de)含鉻量(liang)，在(zai)基體(ti)(ti)中形(xing)成(cheng)(cheng)成(cheng)(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)不均(jun)勻性(xing)。

  在(zai)較低溫度范圍，如(ru)在(zai)300~650℃溫度區間形(xing)成(cheng)的二次奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)具有非擴散型轉變(bian)特征，屬馬氏(shi)(shi)體(ti)型的切變(bian)轉變(bian)。在(zai)自(zi)高溫水冷時，一般得不到這種二次奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)。

  再一(yi)種(zhong)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，在其周圍形(xing)成的富(fu)鎳貧鉻(ge)區(qu)也(ye)會轉變為二次奧氏體。所以(yi)，有的將這種(zhong)二次奧氏體的形(xing)成方式(shi)歸類(lei)于鐵素(su)體共析(xi)反應，是(shi)共析(xi)反應產物。

  無論是以哪(na)一種方式形(xing)成的(de)(de)二(er)次奧氏體，都會造成新的(de)(de)合金成分的(de)(de)不均勻性(xing)，給耐腐蝕性(xing)帶來不利(li)的(de)(de)影響。

4. 氮化(hua)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。

 綜上所述，雙(shuang)相(xiang)不銹鋼熱處理(li)的理(li)論依據就是利用合金元素和碳化(hua)物或(huo)金屬(shu)間相(xiang)在加熱時可(ke)溶解(jie)于基(ji)體中，而快冷不再析出的原理(li)。這些(xie)內容在本書前面各(ge)章節有論述，這里不再進一步說明。

 雙相(xiang)不銹鋼的(de)(de)熱(re)(re)處理方(fang)式是加(jia)熱(re)(re)保溫后采用快速冷卻。從工藝過(guo)程(cheng)看，完全(quan)相(xiang)當于奧氏體不銹鋼的(de)(de)熱(re)(re)處理，通常也稱固溶熱(re)(re)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(fu)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。