雙相不銹(xiu)鋼(gang)與其(qi)他不銹(xiu)鋼(gang)一樣，為(wei)滿足使(shi)用(yong)的(de)(de)機械性能和耐(nai)腐蝕性能的(de)(de)要求，應(ying)當依(yi)靠正確的(de)(de)熱處理來保證。

 91香蕉視頻app: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關系

 我們已(yi)經知道，雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼在(zai)平(ping)衡狀(zhuang)態(tai)下的兩相(xiang)(xiang)比例主要與化學成分有(you)關，即與鋼中(zhong)鉻當量(liang)(liang)和鎳當量(liang)(liang)及其它們的比例系數P有(you)關，P=Cr/Ni.所以(yi)，一般(ban)情況下，用P值(zhi)來衡量(liang)(liang)雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼的兩相(xiang)(xiang)含量(liang)(liang)比，P值(zhi)越(yue)大，說明雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)的鐵素體(ti)含量(liang)(liang)也越(yue)大。

 但(dan)是，雙相不銹(xiu)鋼(gang)中兩相的(de)比例(li)還(huan)受鋼(gang)的(de)加熱(re)溫度的(de)影響。

即P相同的雙相不(bu)銹(xiu)鋼，在不(bu)同的溫度(du)加熱后，有不(bu)同的兩相比例。見圖6-9。

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

從(cong)圖6-9可(ke)見，雙相不(bu)(bu)銹鋼(gang)隨加(jia)熱溫度的升高，奧氏體(ti)不(bu)(bu)斷(duan)減少，鐵素(su)體(ti)不(bu)(bu)斷(duan)增加(jia)，當加(jia)熱溫度超過1300℃時，某些雙相不(bu)(bu)銹鋼(gang)甚至可(ke)以變成單相鐵素(su)體(ti)組(zu)織。

因此，為了調整雙(shuang)相不銹鋼兩相組(zu)織具(ju)有理(li)想的比例，應控(kong)制合(he)理(li)的加(jia)熱(re)溫度和保溫時間。

二、加熱(re)溫度對(dui)兩相中合金成分的影響

  雙相(xiang)不(bu)銹鋼兩(liang)相(xiang)相(xiang)對穩(wen)定(ding)平衡(heng)時，合金元(yuan)素(su)(su)(su)在兩(liang)相(xiang)中的(de)含量也相(xiang)對穩(wen)定(ding)。但是(shi)(shi)，合金元(yuan)素(su)(su)(su)在兩(liang)相(xiang)中的(de)分(fen)配是(shi)(shi)不(bu)同(tong)的(de)。一般的(de)分(fen)配規律是(shi)(shi)，鐵素(su)(su)(su)體形(xing)成(cheng)元(yuan)素(su)(su)(su)，如(ru)鉻、鉬、硅等(deng)富集于鐵素(su)(su)(su)體中；奧氏體形(xing)成(cheng)元(yuan)素(su)(su)(su)，如(ru)鎳(nie)、氮、錳(meng)等(deng)富集于奧氏體中。

合(he)金元素(su)在(zai)不(bu)同的(de)(de)加熱溫度條(tiao)件下(xia)，在(zai)兩相(xiang)中的(de)(de)分配(pei)是不(bu)同的(de)(de)，而且，隨著溫度的(de)(de)升高，合(he)金元素(su)在(zai)兩相(xiang)中的(de)(de)分配(pei)趨于均勻，即合(he)金元素(su)在(zai)鐵素(su)體中的(de)(de)含量與在(zai)奧氏體中的(de)(de)含量的(de)(de)比值K趨向于1。見表6-5。

所以，選(xuan)擇合(he)(he)理的加熱(re)溫(wen)度(du)，使兩(liang)相(xiang)組織中有合(he)(he)適的合(he)(he)金(jin)元(yuan)素含量(liang)，使每(mei)一相(xiang)都具(ju)有較高的耐點(dian)腐蝕當量(liang)值(zhi)，可以保證(zheng)雙相(xiang)不銹鋼(gang)的耐腐蝕性(xing)能(neng)。

三、加(jia)熱(re)和冷卻對雙相不銹鋼中析(xi)出(chu)相的影響(xiang)

 雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼在(zai)加熱和冷卻過程(cheng)中，除兩相(xiang)(xiang)比例、兩相(xiang)(xiang)中合金元素(su)發生(sheng)變化外，還(huan)有一(yi)些(xie)其(qi)他相(xiang)(xiang)，如碳(tan)化物相(xiang)(xiang)、氮化物相(xiang)(xiang)、金屬(shu)間相(xiang)(xiang)、二(er)次(ci)奧氏體等的析出和溶解過程(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.這些析出相的(de)存在(zai)會對雙相不銹鋼的(de)機(ji)械性(xing)能和耐腐蝕性(xing)能產(chan)生不利的(de)影響。

1. 碳(tan)化物(wu)

  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(zhu)冶金技術(shu)的(de)提高，一些超級雙相不(bu)銹(xiu)鋼的(de)含碳量可以(yi)(yi)控制在小于(yu)0.03%或更低。因此，在這(zhe)類(lei)雙相不(bu)銹(xiu)鋼中，碳化物(wu)析出量很少，并且雙相不(bu)銹(xiu)鋼含鉻量又較高。所以(yi)(yi)，碳化物(wu)對雙相不(bu)銹(xiu)鋼耐腐蝕性能(neng)的(de)實(shi)際影響遠(yuan)小于(yu)在奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼中的(de)影響。

 一旦在某些雙相不銹鋼中有(you)碳化物析出(chu)，只要在固溶溫(wen)度(du)保溫(wen)后快速冷卻，即可阻止碳化物的析出(chu)。

2. 金(jin)屬間相

由于(yu)雙(shuang)相(xiang)不銹鋼中含有較高(gao)量的鉻、鉬(mu)等金屬(shu)(shu)(shu)元素，所以(yi)，較易形成金屬(shu)(shu)(shu)間(jian)化合物，即金屬(shu)(shu)(shu)間(jian)相(xiang)。

a. σ相

  雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼中的(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)中除了高的(de)(de)(de)鉻元素(su)外，還(huan)有鉬和鎳的(de)(de)(de)存在(zai)，尤其是(shi)鉬擴(kuo)大了σ相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)形成溫(wen)度范(fan)圍，縮短了σ相(xiang)(xiang)形成的(de)(de)(de)時(shi)間，所以，雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼中σ相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)形成比(bi)奧氏體(ti)不(bu)銹鋼更(geng)嚴重。試驗研(yan)究表明，雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼中的(de)(de)(de)σ相(xiang)(xiang)在(zai)950℃左右即可形成，而且在(zai)數分鐘之內就(jiu)可析(xi)出。

  根(gen)據對00Cr25Ni7Mo4N雙相(xiang)不銹(xiu)鋼的研究表(biao)明，σ相(xiang)優(you)先在(zai)鐵素體(ti)(ti)－奧氏(shi)體(ti)(ti)－鐵素體(ti)(ti)相(xiang)交點處形核(he)，然后(hou)沿鐵素體(ti)(ti)－鐵素體(ti)(ti)晶(jing)界長大。

  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)以何種方式析(xi)出形(xing)成的σ相，都會顯著降低雙(shuang)相不銹鋼的塑性和韌性。并(bing)且，在σ相周(zhou)圍(wei)會形(xing)成貧(pin)鉻區，成為影響(xiang)雙(shuang)相不銹鋼耐(nai)腐蝕性的原因之一(yi)。

  為了防止σ相(xiang)的(de)析(xi)出，應在固溶(rong)溫度保(bao)溫后快速(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(zai)雙相鋼(gang)使用中不希(xi)望x相、R相存在(zai)，應(ying)通過固溶處理快(kuai)速冷卻來消除。

 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)存在對(dui)雙相(xiang)不銹鋼的(de)嚴(yan)重危害就(jiu)是脆性(xing)。因雙相(xiang)不銹鋼含碳比鐵(tie)素體不銹鋼含碳低，且含鉻(ge)高(gao)，所(suo)以，高(gao)鉻(ge)區的(de)形成在耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)方面的(de)影響不明顯。

 為(wei)保(bao)證(zheng)雙(shuang)相不(bu)銹鋼有良好的塑性和(he)韌性，應(ying)采用正確的熱處理方式消除α'相。

  總之(zhi)，雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼中的(de)這些金(jin)屬間相(xiang)對(dui)塑性和韌(ren)性，對(dui)耐腐(fu)蝕性均產(chan)生不(bu)利(li)的(de)影響(xiang)。因此，在雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)熱加工過(guo)(guo)程中，應(ying)盡力避免它們的(de)產(chan)生。一旦(dan)產(chan)生了(le)，就應(ying)通過(guo)(guo)重新加熱到正確(que)的(de)固溶(rong)(rong)溫度使之(zhi)溶(rong)(rong)解，再(zai)采用快速冷(leng)卻的(de)方式防(fang)止其再(zai)形成。

3. 二次奧氏體γ₂

  雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼中的(de)兩(liang)相(xiang)(xiang)組(zu)織隨加熱(re)溫度的(de)升高而變化，當溫度超過1300℃時，有(you)(you)些雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼可能全(quan)部為鐵(tie)素體組(zu)織，這時的(de)鐵(tie)素體穩(wen)定性差，在(zai)以后(hou)的(de)冷卻過程中，在(zai)鐵(tie)素體晶界處會有(you)(you)部分鐵(tie)素體轉(zhuan)變成(cheng)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏體，這種奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏體稱(cheng)做二次(ci)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏體。依據(ju)冷卻速度不同，二次(ci)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏體的(de)形成(cheng)機制及形態也有(you)(you)所差別。

  在較(jiao)高溫(wen)度下形成的(de)二次(ci)奧氏(shi)(shi)體是以(yi)形核(he)和長(chang)大的(de)方式(shi)完成的(de)，屬擴散型轉(zhuan)變。經研究(jiu)發現，高溫(wen)形成的(de)二次(ci)奧氏(shi)(shi)體多在鐵(tie)(tie)素(su)體的(de)位錯處形核(he)，沿鐵(tie)(tie)素(su)體亞晶(jing)界長(chang)大，所以(yi)，在組(zu)(zu)織形態上具(ju)有魏(wei)氏(shi)(shi)組(zu)(zu)織特征(zheng)。高溫(wen)形成的(de)二次(ci)奧氏(shi)(shi)體與(yu)周圍的(de)鐵(tie)(tie)素(su)體相比，具(ju)有較(jiao)高的(de)含鎳量和較(jiao)低(di)的(de)含鉻(ge)量，在基(ji)體中形成成分的(de)不(bu)均勻性。

  在(zai)較低(di)溫度(du)范圍，如在(zai)300~650℃溫度(du)區間形成的(de)二次奧氏體(ti)具有非擴散型轉(zhuan)(zhuan)變特(te)征(zheng)，屬馬氏體(ti)型的(de)切變轉(zhuan)(zhuan)變。在(zai)自高溫水冷時，一般得(de)不到(dao)這種(zhong)二次奧氏體(ti)。

  再(zai)一(yi)種(zhong)情況是在(zai)600~800℃溫(wen)度范圍，組織中(zhong)析(xi)出σ相或碳化物時(shi)，在(zai)其周(zhou)圍形成的富鎳貧鉻區(qu)也(ye)會轉變為(wei)二(er)次(ci)奧氏體。所以，有的將這種(zhong)二(er)次(ci)奧氏體的形成方式(shi)歸類于鐵素體共析(xi)反應，是共析(xi)反應產物。

  無論是(shi)以哪一(yi)種(zhong)方式形成(cheng)(cheng)的(de)(de)二次奧(ao)氏體，都(dou)會(hui)造成(cheng)(cheng)新(xin)的(de)(de)合金成(cheng)(cheng)分的(de)(de)不均勻(yun)性，給耐腐(fu)蝕性帶來不利的(de)(de)影(ying)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)，雙相不(bu)銹鋼熱處(chu)理的(de)理論依(yi)據就是利用合金元素(su)和碳化物(wu)或金屬間(jian)相在(zai)加熱時可溶(rong)解于基體中，而(er)快冷(leng)不(bu)再析出(chu)的(de)原理。這(zhe)些內容在(zai)本(ben)書前面各(ge)章節有論述(shu)，這(zhe)里不(bu)再進一(yi)步說明。

 雙(shuang)相不銹(xiu)鋼的(de)熱處(chu)(chu)理(li)方(fang)式是加(jia)熱保溫后采(cai)用快速(su)冷卻。從工藝過程看，完全相當于(yu)奧氏體不銹(xiu)鋼的(de)熱處(chu)(chu)理(li)，通常也(ye)稱固溶熱處(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。