雙相不銹(xiu)鋼(gang)與其他不銹(xiu)鋼(gang)一樣，為滿足使用的(de)機(ji)械性(xing)能和耐腐蝕性(xing)能的(de)要求，應(ying)當依(yi)靠(kao)正(zheng)確的(de)熱(re)處理來(lai)保(bao)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、加熱(re)溫度與(yu)兩相比例的關(guan)系

 我們已經知道，雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在平衡狀態下的(de)兩(liang)(liang)相比例主要與(yu)化學(xue)成分(fen)有關，即與(yu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)鉻當量和(he)鎳當量及其它們的(de)比例系數P有關，P=Cr/Ni.所以，一般(ban)情況下，用P值來衡量雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)兩(liang)(liang)相含量比，P值越大，說明雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)的(de)鐵素體含量也越大。

 但是，雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)中兩相(xiang)的(de)比例還受鋼(gang)的(de)加熱溫度的(de)影響。

即P相(xiang)同的(de)雙相(xiang)不銹鋼(gang)，在不同的(de)溫度加熱后，有不同的(de)兩(liang)相(xiang)比例。見圖(tu)6-9。

圖6-9 中三種雙相不銹鋼的化學成分見表6-4 。

從圖(tu)6-9可(ke)見，雙(shuang)(shuang)相不銹鋼隨加(jia)熱(re)溫(wen)度(du)的升高，奧氏體不斷減少(shao)，鐵素體不斷增加(jia)，當加(jia)熱(re)溫(wen)度(du)超(chao)過1300℃時，某(mou)些雙(shuang)(shuang)相不銹鋼甚至可(ke)以變成單(dan)相鐵素體組織。

因此(ci)，為了調整雙(shuang)相不銹鋼兩相組織具(ju)有理想的比(bi)例，應(ying)控制(zhi)合(he)理的加熱溫度和保溫時間。

二、加熱溫度對兩相中(zhong)合(he)金成分的(de)影響

  雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼兩相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)對(dui)穩定平(ping)衡時，合金元素(su)(su)(su)(su)在兩相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)含量(liang)也相(xiang)(xiang)對(dui)穩定。但(dan)是，合金元素(su)(su)(su)(su)在兩相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)分(fen)配是不(bu)同的(de)。一般的(de)分(fen)配規(gui)律是，鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體形(xing)成元素(su)(su)(su)(su)，如鉻、鉬(mu)、硅(gui)等富集(ji)于鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體中(zhong)；奧(ao)氏(shi)體形(xing)成元素(su)(su)(su)(su)，如鎳、氮、錳等富集(ji)于奧(ao)氏(shi)體中(zhong)。

合(he)金(jin)元素(su)在(zai)不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)加熱溫度條件下(xia)，在(zai)兩(liang)相(xiang)中(zhong)的(de)(de)分(fen)配(pei)是不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)，而且，隨著溫度的(de)(de)升高，合(he)金(jin)元素(su)在(zai)兩(liang)相(xiang)中(zhong)的(de)(de)分(fen)配(pei)趨于(yu)均(jun)勻，即合(he)金(jin)元素(su)在(zai)鐵素(su)體(ti)中(zhong)的(de)(de)含(han)(han)量與(yu)在(zai)奧氏體(ti)中(zhong)的(de)(de)含(han)(han)量的(de)(de)比值(zhi)K趨向于(yu)1。見(jian)表6-5。

所(suo)以，選擇合(he)理的加熱溫(wen)度(du)，使兩相組(zu)織中有合(he)適的合(he)金元(yuan)素含量，使每一相都具有較高(gao)的耐點腐蝕(shi)當量值，可(ke)以保證雙相不銹鋼的耐腐蝕(shi)性能。

三、加熱和冷卻對(dui)雙相不(bu)銹鋼中析出(chu)相的影響

 雙相不銹鋼(gang)在(zai)加熱和冷卻過程中，除兩相比例、兩相中合金元素發生變化(hua)外，還有一些其他相，如碳化(hua)物相、氮化(hua)物相、金屬間(jian)相、二(er)次奧氏(shi)體(ti)等的析出和溶解過程，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)存在會對(dui)雙(shuang)相不銹鋼的(de)機械性(xing)能和(he)耐(nai)腐蝕性(xing)能產生不利的(de)影響。

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，隨著冶金技術(shu)的(de)提高，一(yi)些超級(ji)雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼的(de)含(han)碳量(liang)可以(yi)控(kong)制(zhi)在(zai)(zai)小于0.03%或更低。因此(ci)，在(zai)(zai)這類雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼中，碳化物析出量(liang)很少，并且雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼含(han)鉻量(liang)又較(jiao)高。所以(yi)，碳化物對雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼耐腐(fu)蝕性能的(de)實際影(ying)響遠小于在(zai)(zai)奧氏體不銹(xiu)鋼中的(de)影(ying)響。

 一旦在某(mou)些雙相不銹(xiu)鋼中有碳化物(wu)析(xi)(xi)出(chu)，只要在固溶溫(wen)度保(bao)溫(wen)后快速冷卻，即可阻止(zhi)碳化物(wu)的析(xi)(xi)出(chu)。

2. 金屬間相

由于雙相不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)含有(you)較高量的(de)鉻、鉬等(deng)金屬元素，所以，較易形成金屬間(jian)化合物，即金屬間(jian)相。

a. σ相

  雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體中(zhong)除了(le)高的(de)(de)(de)鉻元素(su)外，還有鉬和(he)鎳的(de)(de)(de)存在，尤(you)其是鉬擴大了(le)σ相的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)溫度(du)范圍(wei)，縮短(duan)了(le)σ相形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)時間(jian)，所(suo)以，雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)σ相的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)比奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼更嚴重(zhong)。試驗研究表(biao)明，雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)的(de)(de)(de)σ相在950℃左右即可形(xing)成(cheng)，而(er)且在數分鐘(zhong)之(zhi)內就可析(xi)出。

  根據對00Cr25Ni7Mo4N雙相不銹鋼的研究表明，σ相優先在鐵(tie)(tie)素(su)體－奧(ao)氏體－鐵(tie)(tie)素(su)體相交點(dian)處形(xing)核，然后沿鐵(tie)(tie)素(su)體－鐵(tie)(tie)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。

  無論以何種方(fang)式析出形成(cheng)的(de)σ相(xiang)，都會顯(xian)著降低(di)雙相(xiang)不銹鋼的(de)塑性(xing)和韌(ren)性(xing)。并且，在σ相(xiang)周圍會形成(cheng)貧鉻(ge)區，成(cheng)為影(ying)響雙相(xiang)不銹鋼耐腐蝕性(xing)的(de)原因之一。

  為了防止σ相的析出，應在固溶溫(wen)度保溫(wen)后快速冷(leng)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(bu)希(xi)望x相(xiang)、R相(xiang)存在(zai)，應(ying)通過固溶處理快速冷(leng)卻(que)來消(xiao)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。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)嚴重(zhong)危害(hai)就是脆(cui)性(xing)。因(yin)雙相(xiang)不銹鋼含(han)(han)碳(tan)比鐵素(su)體不銹鋼含(han)(han)碳(tan)低，且含(han)(han)鉻高(gao)，所以，高(gao)鉻區(qu)的(de)形(xing)成(cheng)在耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)方面的(de)影(ying)響不明(ming)顯(xian)。

 為保證雙相不銹鋼有良好(hao)的塑(su)性和韌性，應采用正確的熱處理方(fang)式消除(chu)α'相。

  總之，雙相不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)的(de)這些金屬(shu)間(jian)相對(dui)塑性(xing)和(he)韌性(xing)，對(dui)耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)均(jun)產(chan)(chan)生不(bu)利的(de)影響。因此(ci)，在雙相不(bu)銹鋼(gang)的(de)熱(re)加工過程中(zhong)，應盡力(li)避免它(ta)們(men)的(de)產(chan)(chan)生。一旦(dan)產(chan)(chan)生了，就應通過重新(xin)加熱(re)到正確的(de)固溶溫度使之溶解，再采用快速冷卻的(de)方式防(fang)止其再形(xing)成。

3. 二次奧氏體γ₂

  雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼中(zhong)的兩相(xiang)(xiang)組織隨加熱溫(wen)度的升高而(er)變化(hua)，當溫(wen)度超過1300℃時，有些雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼可能全部為(wei)鐵(tie)素體(ti)(ti)組織，這時的鐵(tie)素體(ti)(ti)穩(wen)定性(xing)差(cha)，在以后的冷卻過程中(zhong)，在鐵(tie)素體(ti)(ti)晶界(jie)處會有部分鐵(tie)素體(ti)(ti)轉變成奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)，這種奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)稱做二次奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)。依(yi)據(ju)冷卻速(su)度不(bu)同，二次奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)的形成機制及形態也有所(suo)差(cha)別。

  在較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)度下形(xing)成的(de)二次(ci)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)是(shi)以(yi)形(xing)核和(he)長大(da)的(de)方式完成的(de)，屬擴(kuo)散型轉變。經研究發現，高(gao)(gao)溫(wen)(wen)形(xing)成的(de)二次(ci)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)多在鐵素體(ti)(ti)的(de)位錯處形(xing)核，沿鐵素體(ti)(ti)亞晶界長大(da)，所以(yi)，在組織形(xing)態上(shang)具(ju)有(you)魏(wei)氏(shi)組織特征。高(gao)(gao)溫(wen)(wen)形(xing)成的(de)二次(ci)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)與周圍的(de)鐵素體(ti)(ti)相比，具(ju)有(you)較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)的(de)含(han)鎳量(liang)和(he)較(jiao)(jiao)低的(de)含(han)鉻量(liang)，在基體(ti)(ti)中形(xing)成成分的(de)不均勻性。

  在(zai)較低溫(wen)度范圍，如在(zai)300~650℃溫(wen)度區間(jian)形成的二次奧(ao)氏體具有(you)非擴散型(xing)轉變特征，屬馬氏體型(xing)的切變轉變。在(zai)自高溫(wen)水冷時(shi)，一般得不到這種二次奧(ao)氏體。

  再(zai)一種情況是在(zai)600~800℃溫度范圍，組(zu)織中析出σ相或碳化物(wu)時(shi)，在(zai)其周(zhou)圍形成的富鎳貧鉻區(qu)也會轉變為二次(ci)奧氏(shi)(shi)體(ti)。所(suo)以，有的將這(zhe)種二次(ci)奧氏(shi)(shi)體(ti)的形成方式歸類于鐵素體(ti)共析反應，是共析反應產(chan)物(wu)。

  無(wu)論是以哪一種方式形成(cheng)(cheng)的(de)二次奧氏體，都會造(zao)成(cheng)(cheng)新的(de)合金成(cheng)(cheng)分的(de)不均勻性，給耐腐蝕性帶(dai)來不利的(de)影響。

4. 氮化(hua)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(shuang)相不銹(xiu)鋼熱處理(li)(li)的理(li)(li)論(lun)依據就(jiu)是(shi)利用(yong)合(he)金元素(su)和碳化物或金屬(shu)間相在加熱時可溶(rong)解于基體中，而快冷(leng)不再(zai)析出的原理(li)(li)。這(zhe)些內(nei)容(rong)在本書前(qian)面各(ge)章節(jie)有論(lun)述(shu)，這(zhe)里(li)不再(zai)進一步說明(ming)。

 雙相(xiang)不銹鋼的熱(re)處理(li)(li)方式是(shi)加熱(re)保溫后采用(yong)快速冷卻。從工藝過程看，完(wan)全相(xiang)當于奧氏體不銹鋼的熱(re)處理(li)(li)，通常(chang)也稱固(gu)溶熱(re)處理(li)(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。