在雙相不銹(xiu)鋼(gang)中,α相和y相含量的控制十分重要,圖9.77為不同鐵含量的Fe-Cr-Ni合金的變溫截面圖。隨鐵含量的增加,a相區和γ相區的形狀發生變化,a/α+y和α+y/y相界變彎,在高溫時的α相區逐漸縮小。在低溫時σ+y雙相區逐漸擴大。在鐵含量為90%時,由于γ相區的擴大,使高溫鐵素體區與低溫鐵素體區分割開來。鐵含量為70%左右時,由于α+y/y相界發生彎曲,在1000℃時,靠近α+x/y相界附近的純奧氏體鋼將出現某些鐵素體,隨著Cr/Ni比例的調整,便可以獲得α+y雙相不銹鋼,鋼中所含的鉻、鎳總量使這類鋼具有良好的耐蝕性。
α+γ雙相(xiang)不銹鋼(gang)與通常的純鐵素體鋼(gang)和純奧(ao)氏體鋼(gang)不同,在其加(jia)熱和冷卻過程中,除了a、y兩(liang)相(xiang)含量的變化外,還會(hui)產生組織轉變,出現(xian)二次奧(ao)氏體γ2。在常用的雙相(xiang)不銹鋼(gang)中,隨著成分的變化還會(hui)出現(xian)碳(tan)化物、氮(dan)化物及一些(xie)金屬間化合(he)物。
雙相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)的性能,特(te)別(bie)是(shi)耐(nai)應力腐蝕破裂的性能,與(yu)其主要的相(xiang)(xiang)組成α相(xiang)(xiang)和(he)(he)r相(xiang)(xiang)的平(ping)(ping)衡(heng)比(bi)例有著密切的關(guan)系(xi),而平(ping)(ping)衡(heng)比(bi)例取決于鋼(gang)的成分和(he)(he)加熱溫度。雙相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)的相(xiang)(xiang)平(ping)(ping)衡(heng)一(yi)(yi)般是(shi)根據Schaeffler圖(圖9.13)或以(yi)后的一(yi)(yi)些改(gai)進的組織圖確(que)定(ding)的。此(ci)外,還找(zhao)出(chu)了(le)一(yi)(yi)些以(yi)化學成分和(he)(he)固溶溫度為依據計算出(chu)奧(ao)氏(shi)體含量的關(guan)系(xi)式。
a+γ雙相不(bu)銹鋼中的(de)(de)(de)組織(zhi)轉變(bian)有兩個特(te)點;一是(shi)合金元素(su)在鐵素(su)體(ti)中的(de)(de)(de)擴散(san)速率(lv)遠大于其在奧(ao)氏(shi)體(ti)中的(de)(de)(de)擴散(san)速率(lv),如在700℃附近,鉻在鐵素(su)體(ti)中的(de)(de)(de)擴散(san)速率(lv)比在奧氏體中(zhong)(zhong)約(yue)大100倍。二(er)是元(yuan)(yuan)素(su)(su)在α、γ兩相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)分配(pei)也(ye)有(you)很(hen)大的(de)差(cha)異。α相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)富集了鐵素(su)(su)體形成(cheng)元(yuan)(yuan)素(su)(su),而(er)γ相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)富集了奧氏體形成(cheng)元(yuan)(yuan)素(su)(su),元(yuan)(yuan)素(su)(su)在兩相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)含量的(de)比值稱為分配(pei)系數。元(yuan)(yuan)素(su)(su)在兩相(xiang)(xiang)間的(de)分配(pei)系數示于圖9.78,該分配(pei)系數對在固(gu)溶狀態(1040~1090℃)的(de)大多數雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)是適用的(de)。但是,分配(pei)系數不是恒定的(de),而(er)是隨(sui)加熱(re)溫度(du)的(de)變化而(er)改變。隨(sui)著固(gu)溶溫度(du)的(de)升高,元(yuan)(yuan)素(su)(su)在兩相(xiang)(xiang)間的(de)分配(pei)逐漸(jian)趨于均勻,α相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)鉻、鉬、硅(gui)含量逐漸(jian)降低,鎳、銅含量逐漸(jian)增高。高溫下兩相(xiang)(xiang)成(cheng)分相(xiang)(xiang)近,說明鋼(gang)的(de)焊接(jie)接(jie)頭近縫(feng)區具(ju)有(you)均勻一致(zhi)的(de)力學性(xing)能(neng)和具(ju)有(you)較好熱(re)塑性(xing)的(de)原因。與此同時(shi),也(ye)必然造成(cheng)α相(xiang)(xiang)自(zi)身的(de)不穩定,在時(shi)效(xiao)過程中(zhong)(zhong)易于分解(jie)轉變。
由于上述原因,組織(zhi)轉變往往發生在鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)相中,在奧氏體(ti)相中則沒有多少變化,而且在鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)相中的析出反應要比純奧氏體(ti)鋼或純鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)鋼快得(de)多。