雙相不銹(xiu)鋼(gang)與其他不銹(xiu)鋼(gang)一(yi)樣，為滿足使用的機械性(xing)能和(he)耐腐蝕性(xing)能的要求，應當依靠正確的熱(re)處(chu)理來保證(zheng)。

 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、加熱溫度與兩相比例的關(guan)系

 我(wo)們(men)已(yi)經知道，雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼在平衡狀態下的(de)兩相(xiang)(xiang)比(bi)例主要與化學成分(fen)有(you)關，即(ji)與鋼中鉻當量(liang)和鎳(nie)當量(liang)及其它們(men)的(de)比(bi)例系數P有(you)關，P=Cr/Ni.所以，一般情況(kuang)下，用P值來衡量(liang)雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼的(de)兩相(xiang)(xiang)含量(liang)比(bi)，P值越(yue)大，說明雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼中的(de)鐵(tie)素體含量(liang)也越(yue)大。

 但是，雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼中(zhong)兩相(xiang)的(de)(de)比(bi)例(li)還(huan)受(shou)鋼的(de)(de)加熱溫度的(de)(de)影響。

即P相同(tong)(tong)的雙相不銹鋼，在不同(tong)(tong)的溫度加熱(re)后，有(you)不同(tong)(tong)的兩相比例。見圖(tu)6-9。

圖6-9 中(zhong)三種(zhong)雙相不銹鋼的化學成分見表6-4 。

從圖6-9可見，雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)隨加熱溫度(du)的升高，奧氏體不(bu)斷減少，鐵(tie)素(su)體不(bu)斷增加，當(dang)加熱溫度(du)超過1300℃時，某些雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)甚至可以變成(cheng)單(dan)相(xiang)(xiang)鐵(tie)素(su)體組(zu)織。

因此(ci)，為了調整雙(shuang)相不銹鋼兩相組織具有理想(xiang)的(de)比例，應控(kong)制合理的(de)加熱溫度和(he)保溫時間。

二、加熱溫度對兩相(xiang)中合金成分的影(ying)響

  雙相(xiang)不(bu)銹鋼兩(liang)相(xiang)相(xiang)對(dui)(dui)穩(wen)定平(ping)衡時，合(he)金元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)在兩(liang)相(xiang)中的含量也相(xiang)對(dui)(dui)穩(wen)定。但是(shi)，合(he)金元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)在兩(liang)相(xiang)中的分配是(shi)不(bu)同的。一般的分配規律是(shi)，鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)形(xing)成元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)，如(ru)鉻、鉬(mu)、硅(gui)等富集于鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)中；奧氏體(ti)形(xing)成元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)，如(ru)鎳、氮、錳等富集于奧氏體(ti)中。

合金元素(su)(su)在(zai)不同(tong)的(de)(de)加(jia)熱溫度條件下，在(zai)兩(liang)相中(zhong)(zhong)的(de)(de)分配(pei)是不同(tong)的(de)(de)，而且，隨(sui)著(zhu)溫度的(de)(de)升高，合金元素(su)(su)在(zai)兩(liang)相中(zhong)(zhong)的(de)(de)分配(pei)趨于均(jun)勻，即合金元素(su)(su)在(zai)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)含(han)量與(yu)在(zai)奧氏體(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)含(han)量的(de)(de)比值K趨向于1。見表6-5。

所(suo)以(yi)，選擇合理的加熱溫(wen)度，使兩相(xiang)(xiang)組織(zhi)中(zhong)有(you)合適的合金元素含量，使每(mei)一相(xiang)(xiang)都(dou)具有(you)較高的耐點腐蝕當量值，可以(yi)保證雙相(xiang)(xiang)不銹鋼的耐腐蝕性能。

三、加(jia)熱和冷卻(que)對雙相不銹鋼中析出(chu)相的(de)影(ying)響

 雙相不銹鋼在加熱和(he)冷(leng)卻過(guo)(guo)程中(zhong)，除兩相比(bi)例、兩相中(zhong)合金元素發生變化外，還有一(yi)些其他相，如碳化物(wu)相、氮化物(wu)相、金屬(shu)間相、二次奧氏體等的析(xi)出(chu)和(he)溶解過(guo)(guo)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(xi)出相(xiang)(xiang)的存在會對雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼的機械性能和耐腐蝕性能產生不(bu)利的影響。

1. 碳化(hua)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(de)(de)提高(gao)，一些超級雙(shuang)相不銹(xiu)鋼的(de)(de)含碳(tan)量可以控制在(zai)小于0.03%或更低(di)。因此，在(zai)這類雙(shuang)相不銹(xiu)鋼中，碳(tan)化物析出量很少，并(bing)且雙(shuang)相不銹(xiu)鋼含鉻量又較(jiao)高(gao)。所(suo)以，碳(tan)化物對雙(shuang)相不銹(xiu)鋼耐(nai)腐蝕性能的(de)(de)實(shi)際影響遠小于在(zai)奧氏體不銹(xiu)鋼中的(de)(de)影響。

 一(yi)旦在某些雙相不銹鋼中(zhong)有(you)碳(tan)(tan)化物析出，只(zhi)要在固溶溫度保溫后快速冷卻(que)，即可阻止碳(tan)(tan)化物的析出。

2. 金屬間相

由于雙相不銹(xiu)鋼中含有(you)較高量(liang)的鉻(ge)、鉬(mu)等金(jin)屬元素，所以，較易形成金(jin)屬間化合物，即(ji)金(jin)屬間相。

a. σ相

  雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼中(zhong)的(de)鐵素體(ti)中(zhong)除了(le)高的(de)鉻元素外，還有(you)鉬和鎳的(de)存在，尤其(qi)是鉬擴大了(le)σ相(xiang)(xiang)的(de)形(xing)(xing)成溫度范圍(wei)，縮短了(le)σ相(xiang)(xiang)形(xing)(xing)成的(de)時間，所以，雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼中(zhong)σ相(xiang)(xiang)的(de)形(xing)(xing)成比奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼更嚴重。試驗研究表明，雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼中(zhong)的(de)σ相(xiang)(xiang)在950℃左右(you)即可形(xing)(xing)成，而且在數(shu)分鐘之內就可析出(chu)。

  根據對00Cr25Ni7Mo4N雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼的研(yan)究表明(ming)，σ相(xiang)(xiang)優先在鐵(tie)(tie)素(su)體－奧氏體－鐵(tie)(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)交(jiao)點(dian)處形核，然(ran)后沿鐵(tie)(tie)素(su)體－鐵(tie)(tie)素(su)體晶(jing)界(jie)長大(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。

  無論以何種方(fang)式析出形(xing)成的σ相(xiang)，都會顯著(zhu)降低(di)雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)的塑性和韌性。并且，在σ相(xiang)周(zhou)圍會形(xing)成貧鉻區，成為(wei)影響(xiang)雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)耐腐蝕(shi)性的原因之一。

  為(wei)了防(fang)止σ相的析出(chu)，應在固(gu)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(zhong)不希(xi)望x相(xiang)、R相(xiang)存在(zai)，應通(tong)過固(gu)溶(rong)處理快速冷卻來消(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)的存在對雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的嚴重(zhong)危害(hai)就是脆(cui)性。因雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)含(han)(han)(han)碳比鐵素體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)含(han)(han)(han)碳低，且含(han)(han)(han)鉻高，所(suo)以，高鉻區(qu)的形(xing)成在耐腐蝕性方面的影響(xiang)不(bu)(bu)(bu)明顯。

 為(wei)保證(zheng)雙相不(bu)銹鋼(gang)有良好的(de)塑(su)性和韌性，應采用正確(que)的(de)熱處(chu)理方式消(xiao)除α'相。

  總之，雙相(xiang)不銹鋼(gang)中(zhong)的這些金屬(shu)間相(xiang)對塑性和韌性，對耐腐蝕(shi)性均產生不利(li)的影響(xiang)。因(yin)此，在雙相(xiang)不銹鋼(gang)的熱加工過(guo)程中(zhong)，應(ying)盡力(li)避免它們的產生。一(yi)旦產生了(le)，就應(ying)通過(guo)重新加熱到正確的固(gu)溶溫(wen)度使之溶解，再采用(yong)快(kuai)速冷卻的方式防(fang)止(zhi)其再形成。

3. 二次奧氏體γ₂

  雙相(xiang)(xiang)不銹鋼中的(de)兩相(xiang)(xiang)組織隨加熱溫(wen)度(du)的(de)升高而變化，當溫(wen)度(du)超過1300℃時(shi)(shi)，有些雙相(xiang)(xiang)不銹鋼可能全(quan)部為(wei)鐵(tie)(tie)素(su)體組織，這時(shi)(shi)的(de)鐵(tie)(tie)素(su)體穩定性差(cha)(cha)，在(zai)以后的(de)冷卻(que)過程中，在(zai)鐵(tie)(tie)素(su)體晶(jing)界處(chu)會有部分(fen)鐵(tie)(tie)素(su)體轉變成奧氏(shi)(shi)體，這種奧氏(shi)(shi)體稱做(zuo)二次(ci)奧氏(shi)(shi)體。依據冷卻(que)速度(du)不同，二次(ci)奧氏(shi)(shi)體的(de)形成機(ji)制及形態也有所差(cha)(cha)別。

  在較高溫度下形(xing)成的(de)(de)二次奧氏(shi)體是以形(xing)核和(he)長(chang)大(da)的(de)(de)方式完成的(de)(de)，屬擴散型(xing)轉變。經研究發(fa)現(xian)，高溫形(xing)成的(de)(de)二次奧氏(shi)體多在鐵(tie)素體的(de)(de)位錯處(chu)形(xing)核，沿鐵(tie)素體亞晶界長(chang)大(da)，所(suo)以，在組織(zhi)形(xing)態上具(ju)有魏氏(shi)組織(zhi)特(te)征(zheng)。高溫形(xing)成的(de)(de)二次奧氏(shi)體與(yu)周圍(wei)的(de)(de)鐵(tie)素體相(xiang)比，具(ju)有較高的(de)(de)含(han)鎳(nie)量和(he)較低的(de)(de)含(han)鉻量，在基體中形(xing)成成分的(de)(de)不均勻(yun)性。

  在較低溫(wen)度范圍，如在300~650℃溫(wen)度區間(jian)形(xing)成的二次奧氏(shi)體(ti)具有非擴(kuo)散(san)型轉變(bian)特征(zheng)，屬(shu)馬(ma)氏(shi)體(ti)型的切變(bian)轉變(bian)。在自高(gao)溫(wen)水冷時，一般(ban)得不(bu)到這種二次奧氏(shi)體(ti)。

  再一種情況是在(zai)600~800℃溫度范(fan)圍，組織中(zhong)析出(chu)σ相(xiang)或碳化物(wu)時，在(zai)其(qi)周圍形成的富鎳貧鉻區也會轉變為二(er)(er)次(ci)奧(ao)氏體。所以，有的將這種二(er)(er)次(ci)奧(ao)氏體的形成方式歸類(lei)于鐵素體共(gong)析反應(ying)(ying)，是共(gong)析反應(ying)(ying)產物(wu)。

  無論是(shi)以哪一(yi)種方式形成的(de)二次奧氏(shi)體，都(dou)會(hui)造成新(xin)的(de)合金成分的(de)不均勻性，給耐腐蝕性帶來不利的(de)影響。

4. 氮(dan)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，雙相不銹鋼熱處理(li)的理(li)論依據就是利用合金元素和碳(tan)化物或金屬間相在加熱時(shi)可溶解(jie)于基(ji)體中，而(er)快冷(leng)不再析出的原理(li)。這(zhe)些內容在本書前面各(ge)章節有(you)論述，這(zhe)里不再進一(yi)步說明。

 雙相不銹鋼的熱處理方式是加熱保溫后采用(yong)快速(su)冷卻。從工藝過(guo)程(cheng)看，完全(quan)相當于奧氏體不銹鋼的熱處理，通常也稱固(gu)溶(rong)熱處理。

 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。