雙相不銹鋼與其他不銹鋼一樣，為滿足使用的機(ji)械性能和耐腐蝕(shi)性能的要求，應當依靠正(zheng)確的熱處理來(lai)保證。

 在線亞洲日產一區二區: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(yi)、加熱溫度與(yu)兩相比例的(de)關系

 我們已(yi)經知道(dao)，雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)在平衡(heng)狀態下的(de)兩相比(bi)例主(zhu)要與(yu)化學成分有(you)關，即與(yu)鋼(gang)中鉻當(dang)(dang)量(liang)和鎳當(dang)(dang)量(liang)及其它們的(de)比(bi)例系數(shu)P有(you)關，P=Cr/Ni.所以，一般情況下，用P值來衡(heng)量(liang)雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)兩相含(han)量(liang)比(bi)，P值越大，說明雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中的(de)鐵素體(ti)含(han)量(liang)也越大。

 但是，雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼中兩(liang)相的(de)比(bi)例還受(shou)鋼的(de)加(jia)熱溫度的(de)影響。

即P相(xiang)同(tong)的雙相(xiang)不銹鋼(gang)，在不同(tong)的溫度加熱后，有不同(tong)的兩相(xiang)比例。見圖6-9。

圖6-9 中(zhong)三(san)種雙相不銹鋼(gang)的化學成分見(jian)表6-4 。

從(cong)圖6-9可見，雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼隨加(jia)熱溫(wen)度的(de)升(sheng)高，奧氏體(ti)(ti)不(bu)斷減少，鐵素體(ti)(ti)不(bu)斷增(zeng)加(jia)，當加(jia)熱溫(wen)度超過1300℃時，某些雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼甚至可以變成(cheng)單相(xiang)(xiang)鐵素體(ti)(ti)組織。

因此(ci)，為了調整(zheng)雙相(xiang)不銹鋼兩相(xiang)組(zu)織具(ju)有(you)理想的比例(li)，應控制(zhi)合理的加熱溫度和(he)保溫時間。

二、加熱溫(wen)度對兩相(xiang)中合金(jin)成分(fen)的影響

  雙相(xiang)不銹鋼(gang)兩相(xiang)相(xiang)對穩定(ding)平(ping)衡時，合金元(yuan)素(su)在兩相(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)含量也相(xiang)對穩定(ding)。但是(shi)，合金元(yuan)素(su)在兩相(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)分(fen)配是(shi)不同的(de)。一(yi)般的(de)分(fen)配規律是(shi)，鐵(tie)素(su)體(ti)形成元(yuan)素(su)，如鉻、鉬、硅等富(fu)集(ji)(ji)于鐵(tie)素(su)體(ti)中(zhong)(zhong)；奧(ao)氏體(ti)形成元(yuan)素(su)，如鎳、氮、錳等富(fu)集(ji)(ji)于奧(ao)氏體(ti)中(zhong)(zhong)。

合(he)金(jin)元素(su)在(zai)不同(tong)的(de)加(jia)熱溫(wen)度(du)條件下，在(zai)兩(liang)相中(zhong)的(de)分(fen)配是不同(tong)的(de)，而且，隨著溫(wen)度(du)的(de)升(sheng)高(gao)，合(he)金(jin)元素(su)在(zai)兩(liang)相中(zhong)的(de)分(fen)配趨于均勻，即合(he)金(jin)元素(su)在(zai)鐵素(su)體中(zhong)的(de)含量與在(zai)奧氏體中(zhong)的(de)含量的(de)比值K趨向于1。見表6-5。

所以(yi)，選(xuan)擇合理的加熱溫(wen)度，使(shi)兩相(xiang)組織(zhi)中有合適的合金元素含量，使(shi)每一相(xiang)都具(ju)有較高的耐點(dian)腐蝕當量值，可以(yi)保證雙(shuang)相(xiang)不銹鋼的耐腐蝕性能。

三(san)、加(jia)熱(re)和冷(leng)卻對雙(shuang)相不銹(xiu)鋼中析出相的影響

 雙相(xiang)不銹鋼(gang)在加(jia)熱和冷卻(que)過(guo)(guo)程中，除兩相(xiang)比例、兩相(xiang)中合金(jin)元素(su)發生變化(hua)外，還有一些(xie)其他相(xiang)，如碳(tan)化(hua)物(wu)相(xiang)、氮化(hua)物(wu)相(xiang)、金(jin)屬間相(xiang)、二次(ci)奧氏體(ti)等的析出(chu)和溶解(jie)過(guo)(guo)程，見(jian)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(xiang)的存在會對雙相(xiang)不(bu)銹鋼的機械性能和耐腐(fu)蝕(shi)性能產生不(bu)利的影(ying)響(xiang)。

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(sui)著冶金技術(shu)的提高(gao)，一(yi)些(xie)超(chao)級雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)的含(han)碳量(liang)(liang)可以控制在(zai)小于(yu)0.03%或更低。因此，在(zai)這(zhe)類(lei)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)，碳化(hua)物析出量(liang)(liang)很(hen)少，并且(qie)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)含(han)鉻量(liang)(liang)又(you)較高(gao)。所以，碳化(hua)物對雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)耐腐蝕性能的實際影(ying)響遠小于(yu)在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)的影(ying)響。

 一旦(dan)在某些(xie)雙(shuang)相不銹鋼(gang)中有(you)碳化物析(xi)出，只要在固溶溫度保溫后快速冷卻，即可阻止碳化物的析(xi)出。

2. 金屬間相

由(you)于雙相不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)含有較高量(liang)的(de)鉻、鉬(mu)等(deng)金(jin)(jin)屬元(yuan)素，所(suo)以，較易形成金(jin)(jin)屬間化合物，即金(jin)(jin)屬間相。

a. σ相

  雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)鐵素體(ti)中(zhong)除了高的(de)(de)鉻(ge)元素外(wai)，還有(you)鉬(mu)和鎳的(de)(de)存在(zai)(zai)，尤(you)其是鉬(mu)擴大了σ相(xiang)的(de)(de)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)溫度范圍，縮短(duan)了σ相(xiang)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)時間，所以，雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)σ相(xiang)的(de)(de)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)比(bi)奧氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)更嚴重。試驗研究表(biao)明，雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)σ相(xiang)在(zai)(zai)950℃左右即可(ke)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)，而且在(zai)(zai)數分鐘(zhong)之內就可(ke)析(xi)出。

  根據對(dui)00Cr25Ni7Mo4N雙相不銹鋼的研究(jiu)表(biao)明，σ相優先(xian)在鐵素(su)體－奧氏體－鐵素(su)體相交點處(chu)形核，然后沿(yan)鐵素(su)體－鐵素(su)體晶界長大。

  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(wu)論以何種方(fang)式析出形(xing)成的(de)σ相(xiang)，都(dou)會顯著降低雙相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)塑(su)性(xing)和韌性(xing)。并(bing)且，在(zai)σ相(xiang)周圍會形(xing)成貧鉻區，成為影響(xiang)雙相(xiang)不(bu)銹鋼耐(nai)腐蝕性(xing)的(de)原因之(zhi)一。

  為了防止(zhi)σ相的析出，應在固溶溫度保溫后快速冷卻。

 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(zai)雙相(xiang)鋼使用中不希望x相(xiang)、R相(xiang)存在(zai)，應通過固溶處理快速冷卻(que)來消除(chu)。

 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(xing)。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'相的存在(zai)對雙相不(bu)銹(xiu)鋼的嚴重危害就是脆性。因雙相不(bu)銹(xiu)鋼含(han)碳比鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼含(han)碳低(di)，且(qie)含(han)鉻高(gao)(gao)，所(suo)以，高(gao)(gao)鉻區(qu)的形成在(zai)耐腐蝕性方面的影響不(bu)明顯。

 為保證雙相不銹鋼(gang)有良好的塑性(xing)和韌性(xing)，應采(cai)用正確的熱處理(li)方(fang)式(shi)消除α'相。

  總之(zhi)，雙相不(bu)銹鋼中的(de)這些(xie)金屬(shu)間(jian)相對(dui)塑性(xing)(xing)(xing)和韌性(xing)(xing)(xing)，對(dui)耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)均產生不(bu)利的(de)影(ying)響(xiang)。因此，在(zai)雙相不(bu)銹鋼的(de)熱(re)加工過(guo)程中，應(ying)盡力(li)避免(mian)它們的(de)產生。一旦產生了，就應(ying)通過(guo)重新加熱(re)到正確的(de)固溶溫度使之(zhi)溶解，再采用(yong)快(kuai)速冷(leng)卻的(de)方式防止其再形(xing)成。

3. 二次奧氏體γ₂

  雙相不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中的(de)兩(liang)相組織隨加(jia)熱溫度(du)(du)的(de)升高(gao)而變(bian)化，當溫度(du)(du)超過1300℃時，有(you)些(xie)雙相不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)可能全部(bu)為(wei)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)組織，這(zhe)時的(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)穩定性差(cha)，在(zai)以(yi)后(hou)的(de)冷卻過程中，在(zai)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)晶界處會(hui)有(you)部(bu)分鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)成(cheng)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)，這(zhe)種奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)稱(cheng)做(zuo)二(er)次奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)。依據冷卻速度(du)(du)不同，二(er)次奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)形(xing)成(cheng)機制(zhi)及形(xing)態也有(you)所差(cha)別。

  在(zai)較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)度下形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)二次(ci)奧(ao)氏(shi)體(ti)是以形(xing)核和(he)長(chang)大(da)(da)的(de)(de)(de)方式完成(cheng)的(de)(de)(de)，屬擴散型轉變。經研究(jiu)發現，高(gao)(gao)(gao)溫(wen)形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)二次(ci)奧(ao)氏(shi)體(ti)多在(zai)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)的(de)(de)(de)位錯處形(xing)核，沿鐵(tie)素(su)(su)體(ti)亞晶界(jie)長(chang)大(da)(da)，所(suo)以，在(zai)組織形(xing)態(tai)上具有(you)魏氏(shi)組織特征。高(gao)(gao)(gao)溫(wen)形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)二次(ci)奧(ao)氏(shi)體(ti)與周圍的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)相比，具有(you)較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)含鎳量和(he)較(jiao)(jiao)低的(de)(de)(de)含鉻量，在(zai)基體(ti)中形(xing)成(cheng)成(cheng)分的(de)(de)(de)不均勻性。

  在較低溫(wen)度(du)范圍，如在300~650℃溫(wen)度(du)區間(jian)形成的二次奧氏體(ti)具有非擴散型轉變特征，屬馬(ma)氏體(ti)型的切變轉變。在自高溫(wen)水冷時，一般得不(bu)到這(zhe)種(zhong)二次奧氏體(ti)。

  再一種(zhong)情況是在600~800℃溫度范圍(wei)，組織中析出σ相或(huo)碳化物時(shi)，在其周圍(wei)形(xing)成的富(fu)鎳貧(pin)鉻區也會轉變為二次奧氏體。所以，有(you)的將這種(zhong)二次奧氏體的形(xing)成方式歸類于鐵素(su)體共(gong)析反應(ying)，是共(gong)析反應(ying)產(chan)物。

  無論是以哪一種(zhong)方式形(xing)成的二次奧氏(shi)體，都會造成新(xin)的合金成分的不(bu)均勻(yun)性，給耐腐蝕性帶來不(bu)利的影響。

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(suo)述(shu)，雙相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)熱處理(li)的(de)理(li)論依據就(jiu)是利用合金(jin)(jin)元素和碳化物或金(jin)(jin)屬(shu)間相(xiang)(xiang)在(zai)加熱時可溶解于基體中，而(er)快冷不再(zai)析出的(de)原理(li)。這(zhe)些內容在(zai)本書前面各章節有論述(shu)，這(zhe)里不再(zai)進一步說明(ming)。

 雙(shuang)相不(bu)銹鋼的(de)熱(re)處(chu)(chu)理方式是加熱(re)保溫后采用快速冷卻。從工藝(yi)過程(cheng)看，完全相當(dang)于奧氏體不(bu)銹鋼的(de)熱(re)處(chu)(chu)理，通常也稱(cheng)固溶熱(re)處(chu)(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。