雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)(gang)與其他(ta)不(bu)銹鋼(gang)(gang)一樣，為滿足使用(yong)的(de)機械性能(neng)和(he)耐腐蝕性能(neng)的(de)要求，應當依靠正確的(de)熱處理來保(bao)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(yi)、加(jia)熱(re)溫度與兩相比例的關系

 我們已(yi)經(jing)知道，雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)在(zai)平(ping)衡狀態(tai)下(xia)的(de)(de)兩相(xiang)(xiang)比(bi)例主要與化學成(cheng)分有(you)關(guan)，即與鋼(gang)中鉻當(dang)量(liang)和鎳當(dang)量(liang)及其(qi)它們的(de)(de)比(bi)例系(xi)數P有(you)關(guan)，P=Cr/Ni.所以，一般情況下(xia)，用P值來衡量(liang)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)兩相(xiang)(xiang)含量(liang)比(bi)，P值越大，說(shuo)明雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)中的(de)(de)鐵素(su)體含量(liang)也越大。

 但是(shi)，雙(shuang)相(xiang)不銹鋼中兩(liang)相(xiang)的(de)比例還受鋼的(de)加熱(re)溫度(du)的(de)影(ying)響(xiang)。

即P相同的雙相不銹鋼(gang)，在不同的溫度加熱后，有不同的兩相比例。見圖6-9。

圖(tu)6-9 中三種(zhong)雙(shuang)相不(bu)銹鋼的化(hua)學成分(fen)見表6-4 。

從(cong)圖6-9可(ke)見，雙相不銹鋼隨加(jia)熱(re)溫度(du)的升高(gao)，奧氏體不斷減少，鐵素(su)體不斷增(zeng)加(jia)，當加(jia)熱(re)溫度(du)超(chao)過1300℃時，某些雙相不銹鋼甚至可(ke)以變成單相鐵素(su)體組織(zhi)。

因此，為了調整(zheng)雙相不銹鋼兩相組織具有(you)理想的比(bi)例，應(ying)控(kong)制合理的加熱(re)溫度和保溫時間(jian)。

二(er)、加(jia)熱溫度對兩相中合金成分的影響(xiang)

  雙相(xiang)不銹鋼(gang)兩相(xiang)相(xiang)對穩定平(ping)衡時，合金(jin)(jin)元素(su)(su)在(zai)兩相(xiang)中的含量也相(xiang)對穩定。但是，合金(jin)(jin)元素(su)(su)在(zai)兩相(xiang)中的分配是不同的。一般(ban)的分配規律是，鐵(tie)素(su)(su)體形成元素(su)(su)，如鉻(ge)、鉬、硅等(deng)富集(ji)于(yu)鐵(tie)素(su)(su)體中；奧(ao)氏體形成元素(su)(su)，如鎳、氮、錳(meng)等(deng)富集(ji)于(yu)奧(ao)氏體中。

合(he)金元素(su)在(zai)(zai)不(bu)同的(de)(de)(de)加熱溫(wen)度(du)條件(jian)下，在(zai)(zai)兩(liang)相中的(de)(de)(de)分(fen)配是不(bu)同的(de)(de)(de)，而且(qie)，隨著溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)升高，合(he)金元素(su)在(zai)(zai)兩(liang)相中的(de)(de)(de)分(fen)配趨于(yu)均勻(yun)，即(ji)合(he)金元素(su)在(zai)(zai)鐵素(su)體中的(de)(de)(de)含量與在(zai)(zai)奧氏(shi)體中的(de)(de)(de)含量的(de)(de)(de)比值(zhi)K趨向于(yu)1。見表6-5。

所(suo)以，選擇合(he)理的(de)加熱(re)溫度，使兩相組織中有(you)(you)合(he)適的(de)合(he)金元(yuan)素含量，使每一(yi)相都具有(you)(you)較高的(de)耐點腐(fu)(fu)蝕當量值，可以保證(zheng)雙相不銹鋼(gang)的(de)耐腐(fu)(fu)蝕性能。

三、加熱(re)和(he)冷(leng)卻對雙相不銹(xiu)鋼中析出相的影響

 雙相(xiang)不(bu)銹鋼在加熱和冷卻過程中(zhong)，除兩相(xiang)比例、兩相(xiang)中(zhong)合金元素發(fa)生變化外(wai)，還有一些其他相(xiang)，如碳化物相(xiang)、氮(dan)化物相(xiang)、金屬間相(xiang)、二(er)次(ci)奧(ao)氏體等的析出(chu)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(xie)析(xi)出(chu)相的(de)存在會對雙相不銹鋼的(de)機械性(xing)能和耐腐蝕性(xing)能產(chan)生不利(li)的(de)影響(xiang)。

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(dang)然，隨(sui)著冶金技術的(de)提高(gao)，一些超級(ji)雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)含碳量可以控制在小(xiao)于0.03%或(huo)更低。因此(ci)，在這類雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)(gang)中，碳化(hua)物析(xi)出量很少，并且雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)(gang)含鉻(ge)量又(you)較高(gao)。所以，碳化(hua)物對雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)(gang)耐腐蝕性能的(de)實際影響(xiang)遠小(xiao)于在奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)中的(de)影響(xiang)。

 一旦在(zai)某(mou)些雙相(xiang)不銹鋼中有碳(tan)化物(wu)析出(chu)，只要在(zai)固溶(rong)溫度保溫后快速冷卻，即(ji)可(ke)阻(zu)止(zhi)碳(tan)化物(wu)的析出(chu)。

2. 金屬間相

由于雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼中含(han)有較高量的鉻、鉬等金屬(shu)元素，所以，較易形(xing)成金屬(shu)間(jian)化(hua)合(he)物，即金屬(shu)間(jian)相(xiang)(xiang)。

a. σ相

  雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)中的(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體中除了(le)高的(de)(de)鉻元素(su)(su)外(wai)，還有鉬(mu)和鎳的(de)(de)存在(zai)(zai)，尤其是鉬(mu)擴大了(le)σ相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)形(xing)成(cheng)溫度范圍(wei)，縮(suo)短了(le)σ相(xiang)(xiang)(xiang)形(xing)成(cheng)的(de)(de)時間，所以，雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)中σ相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)形(xing)成(cheng)比奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)更嚴重。試驗(yan)研究表明，雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)中的(de)(de)σ相(xiang)(xiang)(xiang)在(zai)(zai)950℃左右(you)即可形(xing)成(cheng)，而且(qie)在(zai)(zai)數分鐘之內就可析出。

  根據(ju)對00Cr25Ni7Mo4N雙相不銹(xiu)鋼的研究表明，σ相優先在鐵(tie)(tie)素體－奧氏體－鐵(tie)(tie)素體相交點(dian)處形核，然后(hou)沿鐵(tie)(tie)素體－鐵(tie)(tie)素體晶界長大。

  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。

  無論以何種方式析出形(xing)成(cheng)的σ相，都(dou)會顯著(zhu)降低雙相不銹鋼的塑性(xing)和韌性(xing)。并(bing)且，在σ相周(zhou)圍會形(xing)成(cheng)貧鉻區，成(cheng)為影響(xiang)雙相不銹鋼耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)的原因(yin)之一。

  為(wei)了防止σ相的析出，應(ying)在固(gu)溶(rong)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)雙相鋼使用中不希望x相、R相存在(zai)，應通過固(gu)溶處理快速冷卻來消(xiao)除。

 c. α'相(xiang)

  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'相的存在(zai)(zai)對雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的嚴重危害就是脆性。因雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)含(han)碳(tan)比鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)含(han)碳(tan)低(di)，且含(han)鉻高(gao)，所以，高(gao)鉻區的形成(cheng)在(zai)(zai)耐腐蝕性方面(mian)的影響(xiang)不(bu)明顯(xian)。

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

  總(zong)之(zhi)，雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中的(de)(de)這些金屬間相對(dui)塑性(xing)(xing)和韌(ren)性(xing)(xing)，對(dui)耐腐蝕性(xing)(xing)均產(chan)生不(bu)(bu)利的(de)(de)影(ying)響。因(yin)此，在雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)熱加(jia)工過(guo)程中，應(ying)盡力避免它們(men)的(de)(de)產(chan)生。一(yi)旦產(chan)生了，就應(ying)通過(guo)重新加(jia)熱到正確(que)的(de)(de)固溶溫度使之(zhi)溶解，再采用快速冷(leng)卻的(de)(de)方式防止其再形成。

3. 二次奧氏體γ₂

  雙(shuang)相不銹(xiu)鋼(gang)中的兩相組織隨加(jia)熱溫度的升高而變化，當溫度超過(guo)1300℃時(shi)，有(you)些雙(shuang)相不銹(xiu)鋼(gang)可能全部(bu)為(wei)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)組織，這時(shi)的鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)穩定(ding)性差，在以后的冷卻過(guo)程中，在鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)晶界(jie)處(chu)會有(you)部(bu)分鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)轉變成奧氏體(ti)(ti)(ti)，這種奧氏體(ti)(ti)(ti)稱做二次(ci)奧氏體(ti)(ti)(ti)。依據(ju)冷卻速度不同，二次(ci)奧氏體(ti)(ti)(ti)的形(xing)成機制及形(xing)態也有(you)所差別。

  在(zai)較高(gao)溫度下形(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)二(er)(er)次奧氏(shi)體(ti)(ti)是以形(xing)(xing)核(he)和(he)長(chang)大的(de)(de)(de)方式完成(cheng)的(de)(de)(de)，屬擴散型轉變。經研究發現(xian)，高(gao)溫形(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)二(er)(er)次奧氏(shi)體(ti)(ti)多在(zai)鐵(tie)素體(ti)(ti)的(de)(de)(de)位錯(cuo)處形(xing)(xing)核(he)，沿(yan)鐵(tie)素體(ti)(ti)亞晶界(jie)長(chang)大，所(suo)以，在(zai)組織(zhi)形(xing)(xing)態上(shang)具(ju)有(you)魏氏(shi)組織(zhi)特征。高(gao)溫形(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)二(er)(er)次奧氏(shi)體(ti)(ti)與周圍(wei)的(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)比，具(ju)有(you)較高(gao)的(de)(de)(de)含(han)鎳量(liang)和(he)較低(di)的(de)(de)(de)含(han)鉻量(liang)，在(zai)基體(ti)(ti)中形(xing)(xing)成(cheng)成(cheng)分的(de)(de)(de)不均勻性(xing)。

  在較(jiao)低溫度范圍，如在300~650℃溫度區間(jian)形成的(de)二次奧(ao)氏體具有非擴散型轉變(bian)特征，屬馬氏體型的(de)切變(bian)轉變(bian)。在自(zi)高溫水(shui)冷時，一(yi)般(ban)得不到這種二次奧(ao)氏體。

  再一(yi)種(zhong)情(qing)況是在600~800℃溫度范圍(wei)，組織(zhi)中析出(chu)σ相或碳化物時，在其(qi)周圍(wei)形(xing)成的富(fu)鎳貧鉻區(qu)也會(hui)轉(zhuan)變(bian)為二次(ci)奧(ao)(ao)氏體(ti)。所以，有的將這種(zhong)二次(ci)奧(ao)(ao)氏體(ti)的形(xing)成方式歸類于鐵素體(ti)共析反(fan)應(ying)，是共析反(fan)應(ying)產物。

  無論(lun)是以哪一種(zhong)方式形成(cheng)的二次(ci)奧氏體，都會造成(cheng)新的合金成(cheng)分的不(bu)均勻性，給(gei)耐腐蝕(shi)性帶來不(bu)利(li)的影響。

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(shu)，雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼熱處理(li)的理(li)論依據(ju)就是(shi)利用合金元素和碳化物或金屬間相(xiang)在(zai)加熱時(shi)可溶解于基(ji)體中，而快冷不(bu)再析出的原理(li)。這(zhe)些(xie)內容在(zai)本(ben)書前(qian)面各章節(jie)有論述(shu)，這(zhe)里(li)不(bu)再進一步說(shuo)明(ming)。

 雙(shuang)相不(bu)銹鋼的熱處理方(fang)式是加熱保溫后采用快速冷卻。從(cong)工藝過程看(kan)，完(wan)全相當(dang)于(yu)奧氏(shi)體不(bu)銹鋼的熱處理，通(tong)常也稱固溶熱處理。

 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。