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中频感应加热条件下双相不锈钢管如何保证铁素体能够充分再结晶

来源:至德钢业 日期:2020-05-10 08:55:55 人气:321

 浙江至德钢业有限公司根据多年对双相不锈钢材料性能研究结果,发现在中频感应加热的条件下开发双相钢不锈管,为保证铁素体能够充分再结晶,临界退火温度应在750℃左右。在此温度下直接淬火,所得到的马氏体的体积分数在50%左右。基于米烈科理论,可知在一定的马氏体体积分数下,改善双相不锈钢成形性能的途径为:在保证铁素体较高均匀应变强化指数的前提下,提高铁素体的强度或降低马氏体的强度,提高马氏体的均匀伸长率,使马氏体和铁素体的强度越接近,则双相钢的均匀延伸率越高,可以有效的改善双相钢的成形性能。这是由于降低了二者的塑性不相容性,增加相界处萌生孔洞和孔洞聚集的难度,可推迟颈缩的产生,从而优化成形性能。由此可知,通过中频感应加热对双相钢不锈管进行回火处理,控制马氏体中的碳化物析出以及溶碳量,是优化双相钢不锈管成形性能的有效途径。


   由至德钢业实验结果可知,通过回火工艺可以对实验双相不锈钢管的成形性能起到明显的优化作用,最主要的因素就是回火对双相钢中马氏体的形态和硬度的改变。在低温回火时,碳原子的扩散能力有限,只能做短距离的迁移。由于板条马氏体中存在大量的位错,碳原子偏聚的位置大多倾向于位错线附近,形成碳的偏聚区,降低了马氏体的弹性畸变能。在马氏体发生分解时,偏聚区的碳原子发生有序化,并逐渐转化为碳化物,由的过饱和固溶体中析出。随着回火温度的升高,马氏体中的碳含量降低,马氏体的硬度下降,从而使双相不锈钢的强度降低。

  

   在200℃回火时,碳原子的活动能力仍较低,马氏体的分解产物为马氏体晶粒内部的碳化物,并且不能依靠碳的扩散来长大。因此,马氏体内部产生了碳浓度的梯度,距离碳化物近的马氏体区域为贫碳区,而距离碳化物远的区域为富碳区,由图中可观察到马氏体在距离碳化物较远的区域仍存在大量的位错。而随着回火温度的增加,碳原子可进行长距离的扩散,碳化物长大并逐渐弥散分布。所以,在回火温度为300℃时,组织中已基本观察不到具有高密度位错的马氏体板条。在回火温度为400℃时,马氏体中内部富碳区基本全部转化为贫碳区,其固溶碳原子也与铁素体相差不多,因此,该条件下的双相不锈钢呈现的延伸率最高,而其强化也是通过碳化物钉扎位错来实现的,但由于碳化物的尺寸较大,故强化效果并不明显。

  

   在回火过程中,铁素体内部的位错首先是趋于有序化和平直化,随着温度的升高,其逐渐发生回复而消失。但是,部分由淬火体积收缩和马氏体相变诱发的位错相互缠结形成的胞状或网状位错结构,很难通过回火消除。这些位错在变形的初期很难脱钉发生运动,使双相钢在拉伸过程中出现了屈服平台,另外由于回火产生的碳化物的钉扎作用,也会导致屈服平台的产生。所以,在回火温度为300℃以上时,实验钢管的屈服强度增高,并且由于马氏体的硬度下降,加工硬化能力也随之降低。所以,为保证实验钢管的连续屈服,需保证回火后仍存在一定量的可动位错,在通过中频感应加热的工艺条件下,降低回火温度和保温时间。有文献指出,马氏体在回火过程中,碳化物的析出和马氏体中碳浓度的降低的主要决定因素是回火温度,保温时间的影响不大,并且在中频感应快速加热并保温10秒的条件下,仍达到了通过回火优化成形性能的目的。

  

   在300℃回火时,实验不锈钢管的延伸率最低,这是由于产生了低温回火脆性。主要是由于马氏体分解时,沿马氏体板条界面析出断续的薄壳状碳化物,降低了晶界的断裂强度,使之成为裂纹扩展的路径,从而导致了断裂,在图中便可明显的观察到这样的碳化物的存在。在200℃时碳化物尺寸较小,在400℃时碳化物产生了聚集和球化,从而避免了脆化界面的生成,从而表现出较高的延伸率。此种回火脆性很难通过工艺消除,只能是在生产时尽量避过该工艺范围。


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