雙相不銹(xiu)鋼與其(qi)他(ta)不銹(xiu)鋼一(yi)樣，為滿足使(shi)用(yong)的(de)機械性(xing)能(neng)(neng)和耐腐(fu)蝕性(xing)能(neng)(neng)的(de)要求，應當依靠正確的(de)熱處理來保證(zheng)。

 香蕉視頻app蘋果: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(xiang)比例(li)的關系

 我們已經(jing)知道，雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼在平(ping)衡狀態下的(de)兩相(xiang)比例(li)主要與化學成分有關，即與鋼中鉻當量和鎳當量及其它們的(de)比例(li)系數(shu)P有關，P=Cr/Ni.所以，一般(ban)情況下，用P值來(lai)衡量雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼的(de)兩相(xiang)含(han)量比，P值越(yue)大，說明雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼中的(de)鐵素(su)體含(han)量也(ye)越(yue)大。

 但是(shi)，雙相不銹鋼中兩(liang)相的(de)比例還受鋼的(de)加熱溫度的(de)影(ying)響(xiang)。

即P相同的(de)(de)(de)雙(shuang)相不銹鋼，在不同的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)加熱后，有不同的(de)(de)(de)兩相比例。見圖6-9。

圖6-9 中三種雙相不銹鋼的化(hua)學成(cheng)分(fen)見表6-4 。

從(cong)圖(tu)6-9可見(jian)，雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼隨加熱溫度(du)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(du)超過1300℃時，某些雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼甚(shen)至可以變成單相(xiang)鐵素體組織。

因此，為了調整雙相不銹鋼兩相組織具有理想(xiang)的(de)比例，應控制合理的(de)加熱溫度和保(bao)溫時間。

二、加熱溫度對兩(liang)相(xiang)中合金(jin)成分的影響

  雙(shuang)相(xiang)不銹鋼兩相(xiang)相(xiang)對穩定平衡(heng)時，合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)在兩相(xiang)中的含量也相(xiang)對穩定。但(dan)是，合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)在兩相(xiang)中的分配是不同(tong)的。一(yi)般的分配規律(lv)是，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)形(xing)成(cheng)元(yuan)(yuan)素(su)，如(ru)(ru)鉻(ge)、鉬、硅等(deng)富(fu)集(ji)于鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)中；奧(ao)氏體(ti)(ti)形(xing)成(cheng)元(yuan)(yuan)素(su)，如(ru)(ru)鎳(nie)、氮(dan)、錳等(deng)富(fu)集(ji)于奧(ao)氏體(ti)(ti)中。

合金(jin)元素在(zai)不(bu)同的(de)(de)加熱(re)溫(wen)度條(tiao)件(jian)下，在(zai)兩(liang)(liang)相中(zhong)的(de)(de)分(fen)配是不(bu)同的(de)(de)，而且(qie)，隨(sui)著溫(wen)度的(de)(de)升高(gao)，合金(jin)元素在(zai)兩(liang)(liang)相中(zhong)的(de)(de)分(fen)配趨(qu)于(yu)均(jun)勻，即合金(jin)元素在(zai)鐵素體中(zhong)的(de)(de)含(han)量(liang)與在(zai)奧氏體中(zhong)的(de)(de)含(han)量(liang)的(de)(de)比值K趨(qu)向于(yu)1。見表(biao)6-5。

所以，選擇合理(li)的加熱(re)溫度，使(shi)兩(liang)相組織中有合適的合金元(yuan)素含量，使(shi)每(mei)一(yi)相都具有較(jiao)高的耐點腐(fu)蝕當量值，可以保證雙(shuang)相不銹鋼的耐腐(fu)蝕性能。

三、加熱和冷卻對雙相不銹鋼中析出(chu)相的影(ying)響

 雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)在加熱和冷卻過(guo)程(cheng)中(zhong)，除兩相(xiang)(xiang)(xiang)比例(li)、兩相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)合金(jin)元素發生(sheng)變(bian)化外(wai)，還有一些其(qi)他相(xiang)(xiang)(xiang)，如碳化物相(xiang)(xiang)(xiang)、氮化物相(xiang)(xiang)(xiang)、金(jin)屬間相(xiang)(xiang)(xiang)、二(er)次奧(ao)氏體等的(de)析(xi)出和溶解過(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.這些析(xi)出(chu)相的存在會對雙相不銹鋼的機械(xie)性能和耐(nai)腐蝕性能產生(sheng)不利的影(ying)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，隨著冶金技術的提高，一些超級雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的含碳(tan)量(liang)(liang)可以控制在小(xiao)于0.03%或更低。因此，在這(zhe)類雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)，碳(tan)化(hua)物析(xi)出量(liang)(liang)很少，并且雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)含鉻量(liang)(liang)又較高。所(suo)以，碳(tan)化(hua)物對雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐腐蝕(shi)性能(neng)的實際影(ying)響(xiang)遠(yuan)小(xiao)于在奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的影(ying)響(xiang)。

 一(yi)旦在某(mou)些雙相不銹鋼(gang)中(zhong)有碳化物析(xi)(xi)出，只要(yao)在固溶溫(wen)度保溫(wen)后快速冷卻(que)，即可阻止(zhi)碳化物的析(xi)(xi)出。

2. 金屬間相

由于雙相(xiang)(xiang)不銹鋼中含(han)有(you)較(jiao)高量的鉻、鉬等金(jin)(jin)屬元(yuan)素，所以，較(jiao)易形成金(jin)(jin)屬間化合物，即金(jin)(jin)屬間相(xiang)(xiang)。

a. σ相

  雙(shuang)相不銹(xiu)鋼中的鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)中除了(le)高的鉻元素(su)外(wai)，還有鉬和(he)鎳的存在，尤其是鉬擴大了(le)σ相的形成(cheng)溫度(du)范圍(wei)，縮(suo)短了(le)σ相形成(cheng)的時間，所以，雙(shuang)相不銹(xiu)鋼中σ相的形成(cheng)比奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼更嚴(yan)重。試(shi)驗(yan)研(yan)究表明，雙(shuang)相不銹(xiu)鋼中的σ相在950℃左右即可形成(cheng)，而且(qie)在數分鐘之內就(jiu)可析出。

  根據對(dui)00Cr25Ni7Mo4N雙相(xiang)(xiang)不銹鋼的研究表(biao)明，σ相(xiang)(xiang)優(you)先在鐵(tie)素體－奧氏(shi)體－鐵(tie)素體相(xiang)(xiang)交(jiao)點處形核，然(ran)后沿鐵(tie)素體－鐵(tie)素體晶界(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(wu)論以何種(zhong)方式析(xi)出(chu)形(xing)成(cheng)的(de)σ相(xiang)，都會顯著降低(di)雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)的(de)塑性和韌性。并且，在σ相(xiang)周圍會形(xing)成(cheng)貧鉻區，成(cheng)為影響雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)耐腐(fu)蝕(shi)性的(de)原因之一。

  為了防(fang)止σ相的析出(chu)，應在固溶溫度(du)保溫后(hou)快速(su)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。

  在雙相鋼使用中不希(xi)望x相、R相存在，應通過固溶處理快(kuai)速冷卻來消除。

 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(cun)在對(dui)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)嚴重危害就是脆(cui)性(xing)。因雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼含碳比鐵(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼含碳低(di)，且含鉻(ge)高(gao)，所以，高(gao)鉻(ge)區的(de)形成在耐腐蝕性(xing)方面的(de)影響不(bu)明(ming)顯。

 為保(bao)證雙相不銹(xiu)鋼有良好的塑性(xing)(xing)和韌性(xing)(xing)，應(ying)采用(yong)正(zheng)確(que)的熱(re)處(chu)理方式消除α'相。

  總之(zhi)，雙相(xiang)(xiang)不銹鋼中(zhong)的(de)(de)這些(xie)金(jin)屬(shu)間相(xiang)(xiang)對塑性(xing)(xing)和(he)韌性(xing)(xing)，對耐(nai)腐蝕性(xing)(xing)均產生(sheng)(sheng)不利的(de)(de)影響。因此，在雙相(xiang)(xiang)不銹鋼的(de)(de)熱(re)加工(gong)過程中(zhong)，應盡力避(bi)免它們的(de)(de)產生(sheng)(sheng)。一旦(dan)產生(sheng)(sheng)了(le)，就應通過重新加熱(re)到(dao)正確(que)的(de)(de)固溶溫度使之(zhi)溶解(jie)，再(zai)采用快速冷卻的(de)(de)方(fang)式防止其再(zai)形成(cheng)。

3. 二次奧氏體γ₂

  雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong)的兩相(xiang)組織(zhi)隨(sui)加熱溫(wen)度(du)的升高(gao)而(er)變化，當(dang)溫(wen)度(du)超過1300℃時，有些雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)可能(neng)全(quan)部(bu)為鐵(tie)素(su)體(ti)組織(zhi)，這(zhe)時的鐵(tie)素(su)體(ti)穩定(ding)性差(cha)，在以后的冷卻過程(cheng)中(zhong)，在鐵(tie)素(su)體(ti)晶界處會有部(bu)分鐵(tie)素(su)體(ti)轉變成奧(ao)(ao)氏體(ti)，這(zhe)種奧(ao)(ao)氏體(ti)稱做二次(ci)奧(ao)(ao)氏體(ti)。依據(ju)冷卻速度(du)不(bu)同，二次(ci)奧(ao)(ao)氏體(ti)的形(xing)成機制及(ji)形(xing)態也有所差(cha)別。

  在(zai)較高(gao)(gao)溫度(du)下形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)二(er)(er)次(ci)奧氏體是以(yi)形(xing)核(he)和長大的(de)(de)(de)方式(shi)完成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)，屬擴散(san)型轉(zhuan)變。經研究發現，高(gao)(gao)溫形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)二(er)(er)次(ci)奧氏體多在(zai)鐵素體的(de)(de)(de)位錯處形(xing)核(he)，沿鐵素體亞晶界長大，所(suo)以(yi)，在(zai)組(zu)(zu)織形(xing)態(tai)上(shang)具有(you)(you)魏氏組(zu)(zu)織特征。高(gao)(gao)溫形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)二(er)(er)次(ci)奧氏體與周圍的(de)(de)(de)鐵素體相比，具有(you)(you)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)含鎳量(liang)和較低的(de)(de)(de)含鉻量(liang)，在(zai)基體中形(xing)成(cheng)(cheng)成(cheng)(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)不均勻性。

  在較低(di)溫(wen)(wen)度范圍，如在300~650℃溫(wen)(wen)度區間形(xing)成的二(er)次(ci)奧氏(shi)體具有(you)非擴散型(xing)轉(zhuan)(zhuan)變特征(zheng)，屬馬氏(shi)體型(xing)的切變轉(zhuan)(zhuan)變。在自高溫(wen)(wen)水(shui)冷時，一般得不到(dao)這種二(er)次(ci)奧氏(shi)體。

  再一種情(qing)況(kuang)是在600~800℃溫(wen)度范圍(wei)，組織(zhi)中析(xi)出σ相或碳化物時(shi)，在其(qi)周(zhou)圍(wei)形成(cheng)的富(fu)鎳貧鉻區也會轉(zhuan)變(bian)為二次奧(ao)氏(shi)體(ti)。所以，有的將(jiang)這種二次奧(ao)氏(shi)體(ti)的形成(cheng)方式歸類于鐵素(su)體(ti)共析(xi)反應(ying)，是共析(xi)反應(ying)產物。

  無論是以哪一種方式形成的(de)(de)二次奧(ao)氏體，都會造(zao)成新的(de)(de)合金(jin)成分的(de)(de)不均勻性(xing)，給耐腐(fu)蝕性(xing)帶來不利(li)的(de)(de)影(ying)響。

4. 氮(dan)化物(wu)

 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，雙相不(bu)銹鋼熱處理(li)(li)的理(li)(li)論(lun)依(yi)據(ju)就是利用(yong)合金(jin)元素和碳化(hua)物或金(jin)屬(shu)間相在加熱時(shi)可溶解于基體中，而快冷不(bu)再(zai)析(xi)出的原理(li)(li)。這(zhe)些內容在本書前面各章節有論(lun)述，這(zhe)里(li)不(bu)再(zai)進(jin)一步說(shuo)明。

 雙相不銹(xiu)(xiu)鋼的熱處理(li)(li)方(fang)式是加(jia)熱保(bao)溫后采(cai)用快速(su)冷(leng)卻。從工藝(yi)過(guo)程看，完全相當于奧氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼的熱處理(li)(li)，通常也稱固溶熱處理(li)(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(fu)蝕(shi)，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。