雙相不(bu)銹鋼中形(xing)成(cheng)的金屬(shu)間化合物主要有σ相、x相、a相、R相、Fe3Cr3Mo2Si2相和π相等,這(zhe)些相都是脆性相,對鋼的力學性能(neng)和耐腐蝕(shi)性能(neng)都有不(bu)利影響,應盡量避(bi)免它們(men)的析出。
σ相是雙相(xiang)不銹(xiu)鋼中危害性最大的一種析出相,它硬而脆,可顯著降低鋼的塑性和韌性;它又富鉻,在其周圍出現貧鉻區,以及它自身的溶解而降低鋼的耐蝕性。與高鉻鐵素體不銹鋼不同,在雙相不銹鋼中由于鉬和鎳的存在,特別是鉬,擴大了σ相的形成溫度并縮短了形成時間。相可能在高于950℃時存在并可在數分鐘內析出。為避免。相的析出,雙相不銹鋼,特別是高鉻鉬的超級雙相不銹鋼,在固溶處理后要求快冷。
對022Cr25Ni7Mo4N超級雙相不銹鋼的研究表明,在1060℃固溶處理和850℃×10min時效后,。相優先在α/α/y的交點處形核,然后沿a/α晶界長大,在最后階段也可沿α/γ相界析出。σ相還可以通過鐵素體以共析分解的方式(α→σ+Y2)形成。
x相在雙相不銹鋼中一般在700~900℃范圍內首先沿α/α晶界及a/y相界析出,析出量比。相少得多。與。相相比,它在較低的溫度和較窄的溫度范圍存在。X相也同樣對鋼的塑韌性和耐蝕性能有不良影響。x相常與。相共存,但所占比例較少。對022Cr19Ni5Mo3Si2N鋼的研究表明,經1100℃×1h水淬后,在750~950℃溫度范圍內發生α→y2+σ(x)轉變,σ和x相富集鉻、鉬等元素。轉變過程中短時間時效時,x相為主相,而二者的含量隨時效時間的延長而增加,但一定時間時效后x相含量遞減而。相遞增,。相逐漸成主相。據此,可將x相視為σ相的亞穩相。
在(zai)9.4.1節中(zhong)述及Fe-Cr合金在(zai)鉻(ge)含(han)量(liang)超過(guo)15%時,會出現475℃脆(cui)性,其原(yuan)因在(zai)于富鉻(ge)的(de)a相的(de)析出。在(zai)雙相不銹鋼中(zhong)也同樣存在(zai)這一現象(xiang),但它僅發(fa)生在(zai)a相內,而α相是通(tong)過(guo)調(diao)幅(fu)分解產生的(de),其中(zhong)的(de)鉻(ge)含(han)量(liang)可在(zai)61%~83%范圍內波動。
最早在某些雙相不銹鋼中觀察到的R相,是一種高鉬的金屬間化合物,分子式為Fe2Mo。以后在00Cr18Ni5Mo3Si2鋼中也發現了這種相,分子式為Fe2.4Cr1.3Mo-Si,其析出溫度范圍為550~750℃,在550℃×10h時效后,在金屬薄膜中可觀察到尺寸為長50nm、寬15nm、厚小于5nm的小片狀沉淀相,析出于鐵素體晶內,50h后長大成不規則的顆粒,650℃為其析出峰,此時的析出量最多。R相也是一個脆性相,對鋼的韌性和耐點蝕性能都是有害的。
Fe3Cr3Mo2Si2相(xiang)(xiang)是(shi)在00Cr18Ni5Mo3Si2鋼中發現的(de),是(shi)一(yi)種片狀的(de)金屬(shu)間化(hua)合物。00Cr18Ni5Mo3Si2鋼經980℃固溶(rong)處理(li)后,該相(xiang)(xiang)的(de)析(xi)出溫度范圍為450~750℃,往往在a/γ相(xiang)(xiang)界(jie)及α/α晶(jing)界(jie)、亞晶(jing)界(jie)上析(xi)出,有時也會以細針狀向(xiang)晶(jing)內衍生,并常與鐵(tie)素(su)體晶(jing)內析(xi)出的(de)該相(xiang)(xiang)共存,600℃為其析(xi)出峰(feng)。該相(xiang)(xiang)不易長大,其析(xi)出會引起鋼的(de)脆(cui)性(xing)。
π相是一(yi)種(zhong)氮化(hua)物,首先在22Cr-8Ni-3Mo雙相不銹鋼(gang)的(de)焊縫金屬中(zhong)發現,600℃時效時在α相晶內析(xi)出(chu)(chu)π相,同時還析(xi)出(chu)(chu)R相。π相的(de)分子式為Fe7Mo13N4,并(bing)與(yu)α相保持一(yi)定的(de)位向(xiang)關系。π相和R相的(de)析(xi)出(chu)(chu)引(yin)起鋼(gang)的(de)脆性,富鉬的(de)π相和R相的(de)析(xi)出(chu)(chu)還導致其鄰近的(de)α相貧鉬,降低其耐點(dian)蝕的(de)性能。
雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)組織轉變主要發生在(zai)鐵素體(ti)相(xiang)中(zhong),其轉變動力學可用TTT曲(qu)(qu)線或CCT、CCP曲(qu)(qu)線(連續冷卻析出(chu)曲(qu)(qu)線)來闡(chan)明這(zhe)一過程。圖9.79為022Cr21-Ni7Mo2.5Cu1.5鋼(gang)(gang)(gang)(法國Uranus 50)的(de)(de)(de)TTT曲(qu)(qu)線。圖9.80為022Cr25Ni7Mo4-WCuN(英國Zeron 100)和022Cr25Ni6.5Mo3.5CuN(法國UR52N+)兩種超(chao)級(ji)雙相(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)CCT曲(qu)(qu)線。可以看出(chu),較高氮含量(約0.3%N)的(de)(de)(de)超(chao)級(ji)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。等(deng)相(xiang)的(de)(de)(de)析出(chu)速率要比一般雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(含量0.15%N)顯著減(jian)緩,遠(yuan)低于20mm鋼(gang)(gang)(gang)板水淬的(de)(de)(de)速率105℃/h,UR52N+鋼(gang)(gang)(gang)水淬鋼(gang)(gang)(gang)板的(de)(de)(de)極限厚度(du)達100mm。