雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)與(yu)其(qi)他不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)一(yi)樣，為(wei)滿(man)足使用的機械性(xing)能(neng)(neng)和(he)耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)的要求，應當(dang)依靠正(zheng)確的熱處(chu)理來保證。

 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、加熱溫(wen)度(du)與兩相比例的關系

 我(wo)們已(yi)經(jing)知道，雙相不銹鋼在平衡狀態下的(de)兩相比例主要與化學成(cheng)分有關，即與鋼中鉻當量(liang)(liang)和鎳當量(liang)(liang)及其它們的(de)比例系數(shu)P有關，P=Cr/Ni.所(suo)以，一般情況(kuang)下，用P值來衡量(liang)(liang)雙相不銹鋼的(de)兩相含量(liang)(liang)比，P值越大(da)，說明雙相不銹鋼中的(de)鐵素體(ti)含量(liang)(liang)也(ye)越大(da)。

 但是，雙相(xiang)不銹鋼(gang)中兩相(xiang)的(de)比(bi)例(li)還(huan)受鋼(gang)的(de)加熱(re)溫度(du)的(de)影響。

即(ji)P相同的雙相不銹鋼，在不同的溫度加熱(re)后，有不同的兩(liang)相比例。見圖6-9。

圖(tu)6-9 中三(san)種雙相不(bu)銹鋼的化學成分見表6-4 。

從圖6-9可(ke)見(jian)，雙相(xiang)(xiang)不銹鋼隨(sui)加(jia)熱溫(wen)度的升(sheng)高，奧(ao)氏體不斷(duan)減少，鐵素(su)體不斷(duan)增(zeng)加(jia)，當(dang)加(jia)熱溫(wen)度超過1300℃時，某些雙相(xiang)(xiang)不銹鋼甚至可(ke)以變(bian)成單相(xiang)(xiang)鐵素(su)體組織。

因此(ci)，為了(le)調(diao)整雙相不銹鋼兩(liang)相組織具有理想的比例，應(ying)控制合理的加熱溫(wen)度(du)和保溫(wen)時(shi)間。

二、加熱溫度(du)對(dui)兩相(xiang)中合金成分的影(ying)響

  雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)兩(liang)相(xiang)相(xiang)對穩(wen)定(ding)平衡時，合金元素在(zai)兩(liang)相(xiang)中的(de)含量也相(xiang)對穩(wen)定(ding)。但是，合金元素在(zai)兩(liang)相(xiang)中的(de)分配(pei)是不(bu)同的(de)。一般(ban)的(de)分配(pei)規(gui)律是，鐵素體(ti)(ti)形(xing)成元素，如鉻、鉬、硅等富集(ji)于(yu)鐵素體(ti)(ti)中；奧氏(shi)體(ti)(ti)形(xing)成元素，如鎳、氮(dan)、錳(meng)等富集(ji)于(yu)奧氏(shi)體(ti)(ti)中。

合(he)金(jin)元素在(zai)不同的加(jia)熱溫(wen)度條件下，在(zai)兩相中(zhong)的分配(pei)是不同的，而(er)且，隨著溫(wen)度的升高，合(he)金(jin)元素在(zai)兩相中(zhong)的分配(pei)趨于均勻(yun)，即合(he)金(jin)元素在(zai)鐵素體中(zhong)的含量與在(zai)奧(ao)氏(shi)體中(zhong)的含量的比(bi)值(zhi)K趨向于1。見(jian)表6-5。

所(suo)以(yi)，選擇合(he)理的(de)加熱溫(wen)度，使兩相組織中有合(he)適的(de)合(he)金元素含(han)量，使每一相都具有較高的(de)耐(nai)點腐(fu)蝕(shi)當量值，可以(yi)保證雙相不銹(xiu)鋼的(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性能(neng)。

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

 雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼在加熱(re)和冷卻過程中，除兩(liang)相(xiang)(xiang)比例、兩(liang)相(xiang)(xiang)中合金元素發生變(bian)化外，還有一些其(qi)他(ta)相(xiang)(xiang)，如碳化物相(xiang)(xiang)、氮化物相(xiang)(xiang)、金屬間相(xiang)(xiang)、二次奧氏(shi)體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(zhe)些析出相的存在會對雙相不銹鋼的機械性(xing)能和耐(nai)腐蝕性(xing)能產生不利的影(ying)響。

1. 碳(tan)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，隨著冶金技術的提(ti)高，一(yi)些超級雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼的含(han)碳量(liang)可以(yi)控制在(zai)小于(yu)0.03%或更低。因此，在(zai)這類雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼中，碳化物(wu)析出量(liang)很少，并(bing)且(qie)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼含(han)鉻量(liang)又較高。所以(yi)，碳化物(wu)對雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼耐(nai)腐蝕性(xing)能的實際影(ying)響遠小于(yu)在(zai)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼中的影(ying)響。

 一旦在某些雙相不(bu)銹鋼中有碳化物(wu)析出，只要在固溶(rong)溫度保(bao)溫后快速冷卻(que)，即可阻止碳化物(wu)的析出。

2. 金屬間相

由于雙相不(bu)銹鋼中含有較(jiao)高量的鉻、鉬(mu)等金屬(shu)元素，所(suo)以，較(jiao)易形成金屬(shu)間化合物(wu)，即(ji)金屬(shu)間相。

a. σ相(xiang)

  雙相不(bu)銹鋼(gang)中的(de)(de)(de)(de)鐵素體(ti)中除(chu)了高的(de)(de)(de)(de)鉻元素外，還有鉬(mu)(mu)和鎳的(de)(de)(de)(de)存(cun)在，尤其是鉬(mu)(mu)擴大了σ相的(de)(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)溫度(du)范(fan)圍，縮短了σ相形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)時間，所以，雙相不(bu)銹鋼(gang)中σ相的(de)(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)比奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)更嚴重。試驗研究(jiu)表明(ming)，雙相不(bu)銹鋼(gang)中的(de)(de)(de)(de)σ相在950℃左(zuo)右即可(ke)(ke)形(xing)成(cheng)，而且在數分鐘之內就可(ke)(ke)析出。

  根據(ju)對00Cr25Ni7Mo4N雙(shuang)相不銹鋼的研究表明，σ相優先在(zai)鐵素體(ti)－奧氏體(ti)－鐵素體(ti)相交點處形核，然后沿(yan)鐵素體(ti)－鐵素體(ti)晶界長(chang)大(da)。

  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)論以何種方式(shi)析出形(xing)成(cheng)的(de)σ相(xiang)，都(dou)會顯著(zhu)降低(di)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)塑性(xing)(xing)和韌(ren)性(xing)(xing)。并且，在σ相(xiang)周圍會形(xing)成(cheng)貧(pin)鉻區，成(cheng)為影響(xiang)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼耐(nai)腐蝕性(xing)(xing)的(de)原因之一。

  為了防止(zhi)σ相的析出，應在固溶溫度保溫后(hou)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(shuang)相鋼使用(yong)中不希望x相、R相存在(zai)，應通過固溶處理快(kuai)速(su)冷卻來消(xiao)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(cui)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)(xiang)的存(cun)在對雙相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)的嚴重危害就是脆性(xing)(xing)。因雙相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)含(han)碳(tan)比(bi)鐵(tie)素(su)體不銹鋼(gang)含(han)碳(tan)低，且(qie)含(han)鉻高(gao)，所以，高(gao)鉻區的形(xing)成在耐(nai)腐蝕性(xing)(xing)方面(mian)的影響不明顯。

 為保(bao)證(zheng)雙(shuang)相不銹(xiu)鋼有良好的(de)塑性和韌性，應(ying)采用正確的(de)熱處理方式(shi)消(xiao)除(chu)α'相。

  總(zong)之，雙相不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)的(de)這(zhe)些(xie)金屬間相對塑(su)性(xing)和(he)韌性(xing)，對耐腐蝕性(xing)均產生(sheng)不利的(de)影響。因此，在雙相不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)熱加工過程中(zhong)，應盡力避免它們的(de)產生(sheng)。一(yi)旦(dan)產生(sheng)了，就(jiu)應通過重(zhong)新加熱到(dao)正確的(de)固溶溫度(du)使之溶解，再采用快速冷卻的(de)方式防止其(qi)再形成。

3. 二次奧氏體γ₂

  雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)的兩相組(zu)織隨加熱溫度(du)的升高而變化，當溫度(du)超過(guo)1300℃時，有(you)些雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)可能(neng)全(quan)部為(wei)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)組(zu)織，這時的鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)穩定性差(cha)(cha)，在(zai)(zai)以后的冷(leng)卻過(guo)程中(zhong)，在(zai)(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)晶界處會有(you)部分鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)轉變成奧(ao)氏體(ti)(ti)，這種奧(ao)氏體(ti)(ti)稱做二次奧(ao)氏體(ti)(ti)。依據(ju)冷(leng)卻速度(du)不(bu)同，二次奧(ao)氏體(ti)(ti)的形成機制(zhi)及形態也有(you)所差(cha)(cha)別(bie)。

  在(zai)較高溫(wen)度下形成(cheng)的(de)二次奧(ao)氏(shi)體是以(yi)形核和長(chang)(chang)大(da)的(de)方式完成(cheng)的(de)，屬(shu)擴散型轉變。經(jing)研究發(fa)現(xian)，高溫(wen)形成(cheng)的(de)二次奧(ao)氏(shi)體多在(zai)鐵(tie)素(su)(su)(su)體的(de)位錯處(chu)形核，沿鐵(tie)素(su)(su)(su)體亞(ya)晶界長(chang)(chang)大(da)，所(suo)以(yi)，在(zai)組織形態上具有魏氏(shi)組織特征。高溫(wen)形成(cheng)的(de)二次奧(ao)氏(shi)體與(yu)周圍的(de)鐵(tie)素(su)(su)(su)體相比(bi)，具有較高的(de)含鎳量和較低的(de)含鉻量，在(zai)基體中形成(cheng)成(cheng)分的(de)不均(jun)勻性。

  在較低溫(wen)度(du)范圍，如在300~650℃溫(wen)度(du)區間形成的二(er)次奧氏體(ti)(ti)具有非擴(kuo)散型轉變特(te)征(zheng)，屬馬氏體(ti)(ti)型的切變轉變。在自高溫(wen)水冷時(shi)，一般得不(bu)到這種二(er)次奧氏體(ti)(ti)。

  再一種情況是(shi)在600~800℃溫度(du)范圍(wei)，組(zu)織(zhi)中析(xi)出σ相或碳化物(wu)時，在其(qi)周圍(wei)形成(cheng)的(de)富鎳貧鉻區(qu)也會(hui)轉變為二次奧(ao)氏體。所以，有的(de)將這(zhe)種二次奧(ao)氏體的(de)形成(cheng)方式(shi)歸類于鐵素體共(gong)析(xi)反(fan)應，是(shi)共(gong)析(xi)反(fan)應產物(wu)。

  無論是(shi)以哪一種方式(shi)形(xing)成的二次奧氏體(ti)，都會造成新(xin)的合金成分的不均(jun)勻性(xing)(xing)，給耐腐蝕性(xing)(xing)帶來不利的影響。

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。

 綜上所述，雙相(xiang)不銹鋼熱處(chu)理(li)的(de)理(li)論(lun)依據就是(shi)利(li)用合金元(yuan)素和碳化(hua)物或金屬(shu)間(jian)相(xiang)在加熱時可(ke)溶解于基體中，而快冷不再(zai)析出的(de)原理(li)。這些(xie)內容(rong)在本書前面各(ge)章節有論(lun)述，這里(li)不再(zai)進一步說明。

 雙相不(bu)銹鋼的(de)熱處(chu)理方(fang)式是加熱保溫(wen)后采(cai)用(yong)快速冷(leng)卻(que)。從工藝過程看(kan)，完(wan)全相當于奧氏(shi)體不(bu)銹鋼的(de)熱處(chu)理，通常(chang)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。