雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)與其他(ta)不(bu)銹鋼(gang)一樣，為滿足使(shi)用的機械性能和耐腐蝕(shi)性能的要求，應當依靠正(zheng)確的熱(re)處理來保證。

 香蕉app免費視頻在線觀看: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(yu)兩相比例的關系

 我們(men)已經知道，雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼在平衡狀態下(xia)(xia)的兩相(xiang)比(bi)例主(zhu)要與化學成分有關，即與鋼中鉻當量和(he)鎳當量及其它們(men)的比(bi)例系數P有關，P=Cr/Ni.所以，一般情況下(xia)(xia)，用(yong)P值來衡量雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼的兩相(xiang)含量比(bi)，P值越大，說明(ming)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼中的鐵素(su)體含量也越大。

 但是，雙相(xiang)不銹鋼(gang)中兩相(xiang)的比例還受鋼(gang)的加熱(re)溫(wen)度的影響。

即P相(xiang)同的雙相(xiang)不(bu)銹鋼，在不(bu)同的溫度加熱(re)后，有不(bu)同的兩相(xiang)比例。見(jian)圖(tu)6-9。

圖6-9 中三種雙相不銹鋼的化學成分(fen)見表(biao)6-4 。

從圖(tu)6-9可見(jian)，雙(shuang)相(xiang)不銹鋼隨加熱(re)溫度的升高，奧氏體不斷(duan)減(jian)少，鐵(tie)素(su)體不斷(duan)增加，當加熱(re)溫度超過(guo)1300℃時，某些雙(shuang)相(xiang)不銹鋼甚至可以(yi)變(bian)成單相(xiang)鐵(tie)素(su)體組織。

因此，為了調整(zheng)雙相(xiang)不銹鋼兩相(xiang)組織具有理想(xiang)的比例，應控制(zhi)合理的加熱溫(wen)度和保溫(wen)時間。

二、加熱溫度(du)對兩相中合金(jin)成(cheng)分的影響

  雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼兩相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)對穩定(ding)平(ping)衡時，合金元(yuan)素(su)在兩相(xiang)(xiang)中的(de)含量(liang)也(ye)相(xiang)(xiang)對穩定(ding)。但(dan)是(shi)，合金元(yuan)素(su)在兩相(xiang)(xiang)中的(de)分配(pei)是(shi)不同(tong)的(de)。一般的(de)分配(pei)規律是(shi)，鐵素(su)體(ti)(ti)形成元(yuan)素(su)，如鉻、鉬、硅等(deng)(deng)富集于(yu)鐵素(su)體(ti)(ti)中；奧氏體(ti)(ti)形成元(yuan)素(su)，如鎳(nie)、氮、錳(meng)等(deng)(deng)富集于(yu)奧氏體(ti)(ti)中。

合金元素(su)在(zai)(zai)不同的(de)(de)加熱溫(wen)度條件(jian)下，在(zai)(zai)兩相(xiang)中的(de)(de)分配是不同的(de)(de)，而且，隨著溫(wen)度的(de)(de)升高，合金元素(su)在(zai)(zai)兩相(xiang)中的(de)(de)分配趨于均勻(yun)，即合金元素(su)在(zai)(zai)鐵素(su)體中的(de)(de)含量(liang)與(yu)在(zai)(zai)奧氏體中的(de)(de)含量(liang)的(de)(de)比(bi)值K趨向于1。見表6-5。

所以，選擇合理的加熱溫度，使兩相組織中有合適的合金(jin)元素含量，使每一相都(dou)具有較高的耐點腐蝕當量值，可以保(bao)證(zheng)雙相不銹鋼的耐腐蝕性(xing)能。

三、加(jia)熱(re)和冷卻(que)對雙相不銹鋼中析(xi)出相的影響

 雙(shuang)相(xiang)不銹鋼在加熱(re)和冷卻過程(cheng)(cheng)中(zhong)，除兩相(xiang)比例、兩相(xiang)中(zhong)合金元素(su)發生變化外，還(huan)有(you)一些(xie)其他相(xiang)，如碳化物(wu)(wu)相(xiang)、氮(dan)化物(wu)(wu)相(xiang)、金屬間相(xiang)、二次奧氏體等的析出和溶解過程(cheng)(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(xi)出相的存在(zai)會對雙相不(bu)銹鋼的機械性能和耐腐(fu)蝕性能產(chan)生不(bu)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.

 當然，隨著冶金(jin)技術的提高(gao)，一些超級雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼的含碳(tan)量(liang)可(ke)以控制在小于(yu)0.03%或更低。因此，在這(zhe)類雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)，碳(tan)化物析出量(liang)很少，并且雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼含鉻(ge)量(liang)又(you)較高(gao)。所以，碳(tan)化物對雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼耐腐蝕性(xing)能的實際影響遠小于(yu)在奧氏體不銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)的影響。

 一旦(dan)在某些雙相不銹(xiu)鋼中有碳化(hua)物(wu)析出(chu)，只要在固(gu)溶(rong)溫度(du)保溫后快速冷卻，即可阻(zu)止碳化(hua)物(wu)的(de)析出(chu)。

2. 金屬間相

由于(yu)雙相不銹鋼中含有較高量(liang)的鉻、鉬等(deng)金(jin)屬元素，所以，較易形成(cheng)金(jin)屬間化合物(wu)，即金(jin)屬間相。

a. σ相

  雙(shuang)(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)鐵(tie)素體中(zhong)除(chu)了(le)(le)高的(de)(de)(de)鉻元素外，還有(you)鉬和鎳的(de)(de)(de)存在(zai)，尤其是鉬擴大(da)了(le)(le)σ相(xiang)的(de)(de)(de)形成溫度(du)范圍(wei)，縮短了(le)(le)σ相(xiang)形成的(de)(de)(de)時間，所以，雙(shuang)(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)σ相(xiang)的(de)(de)(de)形成比奧氏體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)更嚴(yan)重(zhong)。試驗研究表明，雙(shuang)(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)σ相(xiang)在(zai)950℃左右即可(ke)(ke)形成，而且在(zai)數分鐘之內就可(ke)(ke)析出。

  根據對00Cr25Ni7Mo4N雙相(xiang)不銹鋼的研究表(biao)明(ming)，σ相(xiang)優先在鐵(tie)素體－奧氏(shi)體－鐵(tie)素體相(xiang)交點處形核(he)，然后沿鐵(tie)素體－鐵(tie)素體晶界(jie)長(chang)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。

  無論以何種方式析(xi)出形成的σ相(xiang)，都會顯著降低雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的塑性和韌性。并且，在σ相(xiang)周(zhou)圍會形成貧鉻區(qu)，成為影響雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)耐腐蝕性的原(yuan)因之一。

  為了防止σ相的析出，應在固(gu)溶(rong)溫(wen)(wen)度(du)保溫(wen)(wen)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(xiang)鋼使用中(zhong)不希望x相(xiang)、R相(xiang)存在，應通過固溶處理(li)快速冷卻來(lai)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)的存在對雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼的嚴(yan)重危害就是脆性。因雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼含碳(tan)比(bi)鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼含碳(tan)低，且(qie)含鉻高(gao)，所以，高(gao)鉻區的形成在耐腐蝕性方面的影響不(bu)明顯。

 為保證雙相(xiang)不銹鋼有良好的(de)塑性和(he)韌性，應(ying)采用正確的(de)熱處理方(fang)式消除α'相(xiang)。

  總之，雙(shuang)相不銹鋼中的這(zhe)些金屬間相對塑性和(he)韌性，對耐腐蝕性均產(chan)生(sheng)不利(li)的影響(xiang)。因此，在雙(shuang)相不銹鋼的熱加(jia)工過程中，應盡力避(bi)免它們的產(chan)生(sheng)。一旦產(chan)生(sheng)了(le)，就應通(tong)過重(zhong)新(xin)加(jia)熱到(dao)正確的固溶溫度使(shi)之溶解(jie)，再采用快速冷卻的方式(shi)防止其再形成。

3. 二次奧氏體γ₂

  雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼中的兩相組織隨加熱溫(wen)度(du)(du)的升高(gao)而變(bian)化，當溫(wen)度(du)(du)超過(guo)1300℃時，有(you)些(xie)雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼可能全部為鐵(tie)素(su)體(ti)組織，這時的鐵(tie)素(su)體(ti)穩定性差(cha)，在(zai)以(yi)后(hou)的冷(leng)卻(que)過(guo)程中，在(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)晶界處會(hui)有(you)部分(fen)鐵(tie)素(su)體(ti)轉(zhuan)變(bian)成奧(ao)氏(shi)體(ti)，這種(zhong)奧(ao)氏(shi)體(ti)稱(cheng)做(zuo)二(er)次奧(ao)氏(shi)體(ti)。依(yi)據冷(leng)卻(que)速(su)度(du)(du)不(bu)(bu)同(tong)，二(er)次奧(ao)氏(shi)體(ti)的形成機(ji)制(zhi)及形態也有(you)所(suo)差(cha)別。

  在(zai)較高(gao)溫度下形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)二(er)次奧(ao)(ao)氏體(ti)是以形(xing)核和長大(da)的(de)(de)方式完(wan)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)，屬擴散型轉(zhuan)變(bian)。經研究(jiu)發現，高(gao)溫形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)二(er)次奧(ao)(ao)氏體(ti)多在(zai)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)的(de)(de)位錯處(chu)形(xing)核，沿鐵(tie)素(su)(su)體(ti)亞晶(jing)界長大(da)，所(suo)以，在(zai)組織(zhi)形(xing)態(tai)上具有魏氏組織(zhi)特征。高(gao)溫形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)二(er)次奧(ao)(ao)氏體(ti)與周圍的(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)相比，具有較高(gao)的(de)(de)含(han)鎳量和較低的(de)(de)含(han)鉻量，在(zai)基體(ti)中形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)成(cheng)(cheng)(cheng)分的(de)(de)不均(jun)勻性。

  在(zai)較低溫(wen)度范圍，如(ru)在(zai)300~650℃溫(wen)度區(qu)間形(xing)成(cheng)的二(er)次(ci)奧氏體具有非擴散型轉(zhuan)變特征，屬馬氏體型的切變轉(zhuan)變。在(zai)自高溫(wen)水冷時，一般得不到這種二(er)次(ci)奧氏體。

  再一種(zhong)情況是在600~800℃溫度范圍，組織(zhi)中析(xi)出(chu)σ相或碳化物時，在其(qi)周(zhou)圍形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)富(fu)鎳(nie)貧鉻區也會(hui)轉變為(wei)二次奧(ao)氏體。所以(yi)，有的(de)將這種(zhong)二次奧(ao)氏體的(de)形(xing)成(cheng)(cheng)方式歸類(lei)于鐵素體共(gong)析(xi)反應，是共(gong)析(xi)反應產物。

  無(wu)論是以哪一種方式形成的(de)二次(ci)奧氏體，都(dou)會造成新的(de)合金成分的(de)不均(jun)勻性，給耐腐(fu)蝕(shi)性帶(dai)來不利的(de)影響。

4. 氮化物(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(shang)所述(shu)，雙相不(bu)銹(xiu)鋼熱(re)處理的理論(lun)依據就是(shi)利用合(he)金元素和碳化物(wu)或金屬(shu)間相在加(jia)熱(re)時可(ke)溶解于基體中，而快(kuai)冷(leng)不(bu)再析出的原理。這(zhe)些內(nei)容在本(ben)書前(qian)面各章節有論(lun)述(shu)，這(zhe)里不(bu)再進一(yi)步說明。

 雙相(xiang)不銹鋼(gang)的(de)熱處(chu)理方式是加熱保溫后采用快速冷卻。從工藝過程看(kan)，完(wan)全相(xiang)當于(yu)奧氏體不銹鋼(gang)的(de)熱處(chu)理，通常也稱固溶熱處(chu)理。

 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。