雙相不(bu)銹鋼中形成(cheng)的金屬間化合物主要有(you)σ相、x相、a相、R相、Fe3Cr3Mo2Si2相和π相等,這些相都是脆性相,對鋼的力學(xue)性能(neng)和耐腐蝕性能(neng)都有(you)不(bu)利影響(xiang),應盡量避免它們的析出。
σ相是雙相(xiang)不銹鋼中危害性最大的一種析出相,它硬而脆,可顯著降低鋼的塑性和韌性;它又富鉻,在其周圍出現貧鉻區,以及它自身的溶解而降低鋼的耐蝕性。與高鉻鐵素體不銹鋼不同,在雙相不銹鋼中由于鉬和鎳的存在,特別是鉬,擴大了σ相的形成溫度并縮短了形成時間。相可能在高于950℃時存在并可在數分鐘內析出。為避免。相的析出,雙相不銹鋼,特別是高鉻鉬的超級雙相不銹鋼,在固溶處理后要求快冷。
對022Cr25Ni7Mo4N超級雙相不銹鋼的研究表明,在1060℃固溶處理和850℃×10min時效后,。相優先在α/α/y的交點處形核,然后沿a/α晶界長大,在最后階段也可沿α/γ相界析出。σ相還可以通過鐵素體以共析分解的方式(α→σ+Y2)形成。
x相在雙相不銹鋼中一般在700~900℃范圍內首先沿α/α晶界及a/y相界析出,析出量比。相少得多。與。相相比,它在較低的溫度和較窄的溫度范圍存在。X相也同樣對鋼的塑韌性和耐蝕性能有不良影響。x相常與。相共存,但所占比例較少。對022Cr19Ni5Mo3Si2N鋼的研究表明,經1100℃×1h水淬后,在750~950℃溫度范圍內發生α→y2+σ(x)轉變,σ和x相富集鉻、鉬等元素。轉變過程中短時間時效時,x相為主相,而二者的含量隨時效時間的延長而增加,但一定時間時效后x相含量遞減而。相遞增,。相逐漸成主相。據此,可將x相視為σ相的亞穩相。
在(zai)9.4.1節(jie)中述(shu)及Fe-Cr合金在(zai)鉻(ge)含量超過15%時,會出現(xian)(xian)475℃脆性,其(qi)原因在(zai)于富(fu)鉻(ge)的a相(xiang)(xiang)的析出。在(zai)雙相(xiang)(xiang)不銹鋼中也同樣(yang)存在(zai)這一現(xian)(xian)象,但它僅發生(sheng)在(zai)a相(xiang)(xiang)內(nei),而α相(xiang)(xiang)是通過調幅分(fen)解(jie)產(chan)生(sheng)的,其(qi)中的鉻(ge)含量可在(zai)61%~83%范(fan)圍內(nei)波動。
最早在某些雙相不銹鋼中觀察到的R相,是一種高鉬的金屬間化合物,分子式為Fe2Mo。以后在00Cr18Ni5Mo3Si2鋼中也發現了這種相,分子式為Fe2.4Cr1.3Mo-Si,其析出溫度范圍為550~750℃,在550℃×10h時效后,在金屬薄膜中可觀察到尺寸為長50nm、寬15nm、厚小于5nm的小片狀沉淀相,析出于鐵素體晶內,50h后長大成不規則的顆粒,650℃為其析出峰,此時的析出量最多。R相也是一個脆性相,對鋼的韌性和耐點蝕性能都是有害的。
Fe3Cr3Mo2Si2相(xiang)是(shi)在00Cr18Ni5Mo3Si2鋼(gang)中(zhong)發(fa)現的(de),是(shi)一種片(pian)狀(zhuang)的(de)金屬間(jian)化合物。00Cr18Ni5Mo3Si2鋼(gang)經980℃固溶處理后,該(gai)相(xiang)的(de)析(xi)出(chu)溫度(du)范圍為450~750℃,往(wang)往(wang)在a/γ相(xiang)界及α/α晶(jing)界、亞(ya)晶(jing)界上析(xi)出(chu),有時也會(hui)以細針狀(zhuang)向晶(jing)內衍生,并常(chang)與鐵素體(ti)晶(jing)內析(xi)出(chu)的(de)該(gai)相(xiang)共存,600℃為其析(xi)出(chu)峰。該(gai)相(xiang)不易(yi)長大,其析(xi)出(chu)會(hui)引(yin)起(qi)鋼(gang)的(de)脆(cui)性。
π相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)是(shi)一種氮化物(wu),首先在22Cr-8Ni-3Mo雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼的(de)(de)焊縫金屬中(zhong)發現,600℃時(shi)效時(shi)在α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)晶內析出(chu)π相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang),同時(shi)還析出(chu)R相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。π相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)分子式(shi)為(wei)Fe7Mo13N4,并與α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)保持一定的(de)(de)位向關系(xi)。π相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和(he)R相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)析出(chu)引起鋼的(de)(de)脆性(xing),富鉬(mu)的(de)(de)π相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和(he)R相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)析出(chu)還導(dao)致其鄰近的(de)(de)α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)貧鉬(mu),降(jiang)低其耐點蝕的(de)(de)性(xing)能。
雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)中的(de)(de)組織轉變主(zhu)要發(fa)生(sheng)在鐵(tie)素體(ti)相(xiang)中,其轉變動力學(xue)可(ke)(ke)用TTT曲(qu)線(xian)或CCT、CCP曲(qu)線(xian)(連續冷卻析(xi)出曲(qu)線(xian))來(lai)闡明這一過程。圖9.79為022Cr21-Ni7Mo2.5Cu1.5鋼(gang)(gang)(法國(guo)Uranus 50)的(de)(de)TTT曲(qu)線(xian)。圖9.80為022Cr25Ni7Mo4-WCuN(英國(guo)Zeron 100)和(he)022Cr25Ni6.5Mo3.5CuN(法國(guo)UR52N+)兩種超級雙相(xiang)鋼(gang)(gang)的(de)(de)CCT曲(qu)線(xian)。可(ke)(ke)以(yi)看出,較高氮含量(liang)(約0.3%N)的(de)(de)超級不(bu)銹鋼(gang)(gang)。等相(xiang)的(de)(de)析(xi)出速(su)率要比一般(ban)雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(含量(liang)0.15%N)顯著減緩,遠(yuan)低(di)于20mm鋼(gang)(gang)板水淬的(de)(de)速(su)率105℃/h,UR52N+鋼(gang)(gang)水淬鋼(gang)(gang)板的(de)(de)極限厚度達100mm。