雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)(gang)與其他(ta)不(bu)銹鋼(gang)(gang)一樣(yang)，為滿足使用的(de)(de)機械性能和(he)耐腐蝕性能的(de)(de)要(yao)求，應當依靠正(zheng)確的(de)(de)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(liang)相比(bi)例的關系

 我們已經知道(dao)，雙相不(bu)銹鋼(gang)在平衡(heng)(heng)狀態下的(de)兩(liang)相比例(li)主要(yao)與(yu)化學成分有(you)關(guan)，即與(yu)鋼(gang)中鉻(ge)當量和鎳當量及其它們的(de)比例(li)系(xi)數P有(you)關(guan)，P=Cr/Ni.所以(yi)，一般情況下，用(yong)P值來衡(heng)(heng)量雙相不(bu)銹鋼(gang)的(de)兩(liang)相含(han)量比，P值越(yue)大，說明雙相不(bu)銹鋼(gang)中的(de)鐵素體含(han)量也越(yue)大。

 但是，雙相(xiang)不銹鋼(gang)中兩相(xiang)的(de)比例(li)還受鋼(gang)的(de)加熱(re)溫度(du)的(de)影(ying)響(xiang)。

即P相同(tong)的雙相不銹(xiu)鋼，在不同(tong)的溫度加熱后(hou)，有不同(tong)的兩相比例。見(jian)圖(tu)6-9。

圖6-9 中三種雙相不銹鋼的(de)化學成分(fen)見表6-4 。

從圖6-9可見，雙相不(bu)(bu)銹鋼(gang)隨加熱溫度的升高，奧氏體不(bu)(bu)斷減少(shao)，鐵素體不(bu)(bu)斷增加，當加熱溫度超過1300℃時，某些雙相不(bu)(bu)銹鋼(gang)甚至(zhi)可以變成(cheng)單相鐵素體組織。

因此，為了調整雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼兩相(xiang)(xiang)組織(zhi)具有理(li)(li)想的(de)(de)比(bi)例，應控制合理(li)(li)的(de)(de)加熱(re)溫度和保(bao)溫時間。

二、加熱(re)溫度對兩相中合金成(cheng)分的影響

  雙相不銹鋼(gang)兩(liang)相相對(dui)穩定(ding)平衡(heng)時，合(he)金元(yuan)素(su)在兩(liang)相中(zhong)的(de)含量也(ye)相對(dui)穩定(ding)。但是，合(he)金元(yuan)素(su)在兩(liang)相中(zhong)的(de)分(fen)配(pei)是不同的(de)。一般的(de)分(fen)配(pei)規律是，鐵(tie)素(su)體(ti)形成元(yuan)素(su)，如(ru)鉻、鉬、硅等富集(ji)于鐵(tie)素(su)體(ti)中(zhong)；奧氏體(ti)形成元(yuan)素(su)，如(ru)鎳、氮、錳(meng)等富集(ji)于奧氏體(ti)中(zhong)。

合(he)金元素在(zai)(zai)不(bu)同的(de)(de)加熱溫度條件下(xia)，在(zai)(zai)兩(liang)相中的(de)(de)分(fen)(fen)配是不(bu)同的(de)(de)，而(er)且，隨著溫度的(de)(de)升高，合(he)金元素在(zai)(zai)兩(liang)相中的(de)(de)分(fen)(fen)配趨(qu)于均(jun)勻，即合(he)金元素在(zai)(zai)鐵素體中的(de)(de)含(han)量與在(zai)(zai)奧氏(shi)體中的(de)(de)含(han)量的(de)(de)比值K趨(qu)向于1。見(jian)表6-5。

所(suo)以，選(xuan)擇合(he)理的(de)加熱溫度，使(shi)(shi)兩相組織中有(you)合(he)適的(de)合(he)金元(yuan)素含量(liang)，使(shi)(shi)每(mei)一相都(dou)具有(you)較高的(de)耐點腐蝕當量(liang)值，可(ke)以保證雙相不(bu)銹鋼的(de)耐腐蝕性(xing)能。

三(san)、加熱和冷卻對雙相(xiang)不銹鋼中(zhong)析出(chu)相(xiang)的影(ying)響

 雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼在加(jia)熱和冷卻過程中，除兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)比例、兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)中合金元素(su)發(fa)生(sheng)變化外，還有一些(xie)其他相(xiang)(xiang)(xiang)，如碳(tan)化物(wu)相(xiang)(xiang)(xiang)、氮化物(wu)相(xiang)(xiang)(xiang)、金屬間(jian)相(xiang)(xiang)(xiang)、二次(ci)奧氏體等的析出和溶解過程，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.這些析出相(xiang)的存在會對雙相(xiang)不(bu)銹鋼的機械性能和耐腐蝕性能產生不(bu)利(li)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，隨著冶金技(ji)術(shu)的(de)(de)提高(gao)(gao)，一些超級雙(shuang)(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)含碳(tan)量可以控(kong)制在(zai)(zai)小(xiao)于0.03%或(huo)更低。因(yin)此(ci)，在(zai)(zai)這類雙(shuang)(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)(gang)中，碳(tan)化(hua)物(wu)(wu)析(xi)出量很少，并且雙(shuang)(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)(gang)含鉻量又較高(gao)(gao)。所(suo)以，碳(tan)化(hua)物(wu)(wu)對(dui)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)(gang)耐腐蝕性能的(de)(de)實際影響遠小(xiao)于在(zai)(zai)奧氏體不銹鋼(gang)(gang)中的(de)(de)影響。

 一旦(dan)在某些雙相不銹(xiu)鋼中有碳化物析出，只要(yao)在固(gu)溶溫度保溫后快速冷卻，即可(ke)阻止(zhi)碳化物的析出。

2. 金屬間相

由(you)于雙相不銹鋼中(zhong)含有較(jiao)高量的鉻、鉬等金屬元素(su)，所以，較(jiao)易(yi)形成金屬間化(hua)合(he)物，即金屬間相。

a. σ相

  雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)(zhong)的(de)鐵素體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)除了(le)高的(de)鉻元素外，還有鉬和鎳的(de)存在，尤其是鉬擴大了(le)σ相(xiang)的(de)形(xing)(xing)成(cheng)溫度范圍，縮(suo)短了(le)σ相(xiang)形(xing)(xing)成(cheng)的(de)時間，所(suo)以(yi)，雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)(zhong)σ相(xiang)的(de)形(xing)(xing)成(cheng)比奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼更嚴重。試(shi)驗研究表明，雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)(zhong)的(de)σ相(xiang)在950℃左右即(ji)可形(xing)(xing)成(cheng)，而(er)且在數分(fen)鐘之(zhi)內就可析出。

  根據(ju)對00Cr25Ni7Mo4N雙相(xiang)不銹鋼的(de)研究表明，σ相(xiang)優(you)先在(zai)鐵素(su)體(ti)(ti)－奧氏體(ti)(ti)－鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)交(jiao)點處形核，然(ran)后(hou)沿鐵素(su)體(ti)(ti)－鐵素(su)體(ti)(ti)晶界(jie)長(chang)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(de)σ相，都會顯著降低雙(shuang)相不銹鋼的(de)塑性和韌性。并且，在σ相周圍會形成貧鉻(ge)區(qu)，成為影(ying)響雙(shuang)相不銹鋼耐腐蝕(shi)性的(de)原(yuan)因之(zhi)一。

  為(wei)了防止σ相的析出(chu)，應在(zai)固溶溫度保(bao)溫后快速冷卻。

 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。

  在雙相鋼使(shi)用中不(bu)希望x相、R相存在，應通(tong)過固(gu)溶處理快速(su)冷(leng)卻(que)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(zai)對雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)嚴重危(wei)害就是脆性。因雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)含(han)碳比鐵素體不(bu)(bu)銹鋼(gang)含(han)碳低，且含(han)鉻高，所以(yi)，高鉻區(qu)的(de)形成在(zai)耐腐蝕性方面的(de)影(ying)響不(bu)(bu)明顯。

 為保證雙相(xiang)不銹(xiu)鋼有良好的(de)(de)塑(su)性(xing)和韌(ren)性(xing)，應采用正確的(de)(de)熱處理(li)方式消除α'相(xiang)。

  總之，雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)的這些金屬間相對(dui)塑性和韌性，對(dui)耐腐(fu)蝕性均產生不(bu)利的影響。因此，在雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)的熱(re)加(jia)工過程中(zhong)，應盡力避(bi)免(mian)它們(men)的產生。一旦產生了，就應通過重新加(jia)熱(re)到正確的固溶溫度(du)使之溶解，再采用快(kuai)速冷卻(que)的方式防(fang)止其再形成(cheng)。

3. 二次奧氏體γ₂

  雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)的(de)(de)(de)兩相組織隨加熱溫度(du)的(de)(de)(de)升高而變化，當(dang)溫度(du)超(chao)過1300℃時，有(you)(you)些雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼可能全(quan)部為鐵(tie)素體組織，這時的(de)(de)(de)鐵(tie)素體穩定性差，在以后的(de)(de)(de)冷卻(que)過程中(zhong)，在鐵(tie)素體晶界(jie)處會有(you)(you)部分鐵(tie)素體轉變成奧(ao)氏(shi)(shi)體，這種(zhong)奧(ao)氏(shi)(shi)體稱做二(er)次奧(ao)氏(shi)(shi)體。依據冷卻(que)速度(du)不(bu)同，二(er)次奧(ao)氏(shi)(shi)體的(de)(de)(de)形成機制及形態也有(you)(you)所差別。

  在較高(gao)(gao)溫(wen)度下形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)二(er)(er)次(ci)奧氏(shi)體(ti)是以形(xing)核和(he)長大的(de)(de)(de)方式完成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)，屬擴散型轉變。經研究(jiu)發現，高(gao)(gao)溫(wen)形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)二(er)(er)次(ci)奧氏(shi)體(ti)多在鐵(tie)素(su)體(ti)的(de)(de)(de)位錯處(chu)形(xing)核，沿(yan)鐵(tie)素(su)體(ti)亞晶界長大，所以，在組織(zhi)形(xing)態上具有魏氏(shi)組織(zhi)特征。高(gao)(gao)溫(wen)形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)二(er)(er)次(ci)奧氏(shi)體(ti)與周(zhou)圍的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)相比，具有較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)含(han)鎳量(liang)和(he)較低的(de)(de)(de)含(han)鉻量(liang)，在基體(ti)中形(xing)成(cheng)(cheng)成(cheng)(cheng)分的(de)(de)(de)不均勻性。

  在較低溫度范(fan)圍，如在300~650℃溫度區間形成的二(er)次奧(ao)氏體具有非擴(kuo)散(san)型(xing)轉(zhuan)變(bian)特征，屬馬氏體型(xing)的切變(bian)轉(zhuan)變(bian)。在自高(gao)溫水冷時，一般得不到這種(zhong)二(er)次奧(ao)氏體。

  再(zai)一種情況是在600~800℃溫度(du)范圍，組(zu)織(zhi)中(zhong)析(xi)出σ相或碳化物時，在其周圍形(xing)成的(de)(de)富鎳貧鉻區(qu)也(ye)會轉變為二次奧氏體(ti)。所以，有的(de)(de)將這種二次奧氏體(ti)的(de)(de)形(xing)成方式(shi)歸類于鐵素(su)體(ti)共析(xi)反應(ying)，是共析(xi)反應(ying)產物。

  無論是以哪一(yi)種方式形成(cheng)的二次奧(ao)氏體，都會(hui)造成(cheng)新的合金成(cheng)分的不(bu)(bu)均勻性，給(gei)耐腐蝕性帶來不(bu)(bu)利的影響。

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。

 綜上所述(shu)，雙相(xiang)不銹鋼熱處(chu)理(li)(li)的理(li)(li)論依據(ju)就是(shi)利用合金元(yuan)素和碳化物(wu)或金屬間相(xiang)在加(jia)熱時可溶解于基體中，而快冷不再析出的原理(li)(li)。這些內容在本(ben)書前面各章節有(you)論述(shu)，這里不再進一步說明。

 雙相不銹鋼的熱處(chu)理(li)方式是加熱保溫后采用快速(su)冷卻。從工(gong)藝過程看，完全(quan)相當于(yu)奧(ao)氏體不銹鋼的熱處(chu)理(li)，通常也稱固溶熱處(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(jing)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。