合金元素对热轧双相不锈钢法兰过冷奥氏体转变的影响及化学成分设计

为了在热轧时成功地生产双相不锈钢法兰，所选合金成份必须在常规的热轧条件下能得到80%右的多边形铁素体和20%左右的马氏体，避免析出珠光体和上贝氏体，这是因为珠光体和贝氏体将使双相不锈钢法兰的强度有所下降。所以合金设计时应首先考虑对组织转变的影响，通过适宜的合金元素配合来控制过冷奥氏体的相变行为。

Mn和Cr都是碳化物形成元素，它们推迟珠光体转变，降低Bs点，抑制贝氏体相变，对形成窗口区间有重要作用。Cr对Bs点的降低作用大于Mn，对Ms点的降低作用小于Mn，所以Cr是扩大奥氏体亚稳定窗口温度范围最有效的元素。

由于Mn对Ms点的降低较多，对焊接性有不利影响，故用量要适当。

Si是非碳化物形成元素，它提高钢的Ac3温度。在低碳钢中，Si促进先析铁素体析出，促进碳向奥氏体中富集，对延迟珠光体转变有作用。所以，Si--Mn--Cr是热轧双相不锈钢法兰的基础合金系。

Mo是碳化物形成元素，Mo显著地推迟珠光体转变，而对先析铁素体析出的推迟作用较小。有关资料表明，0.5%的Mo可使珠光体转变时间从10秒推迟到10000秒。Mo对Bs点的降低作用大于Cr，小于Mn，故对奥氏体亚稳定的作用也大于Cr。所以，在Si-Mn-Cr的基础上加入适量的Mo有助于先析铁素体的析出和增大奥氏体亚稳定区的范围，对实现热轧双相不锈钢法兰的工艺条件是有利的。

B（硼）易在晶界偏聚，降低晶界能，在奥氏体晶界上抑制先析铁元素及上贝氏体的形核，并显著地推迟珠光体开始析出的时间。对热轧双相不锈钢法兰来说，抑制铁元素析出必将减少铁素体的量，这是不利因素，但硼抑制上贝氏体形成，使贝氏体转变曲线上部变得比较平坦，这是有利因素。综合对珠光体及上贝氏体形成的滞后影响，对扩大卷取窗口温度有利的。硼在钢中的这种作用特性有几种机理认为，硼之所以能抑制铁素体和贝氏体在奥氏体晶界形核，是由于在淬火冷却过程中容于奥氏体的硼元素在奥氏体晶界发生了偏聚，因而降低了奥氏体晶界的自由能，这一事实已为实验所证实，不过机理中的一些细节还有不少是出于推测而有待证实。钢中硼含量在高于正常奥氏体化温度850-925℃时，硼在奥氏体中的溶解度约为0.001%。在奥氏体的冷却过程中，伴随着奥氏体中硼溶解度的降低，溶解在奥氏体中的硼将逐步向奥氏体晶界偏聚。硼还有一个特性，添加硼不会影响钢在热轧和退火状态的硬度，因此，一般来说含翻钢有较好的可切削加工性和冷成型性能。

根据上述分析，我们不难看出，热轧双相不锈钢法兰的基础合金系是Si-Mn-Cr系，在此基础上加一些钼或硼这样的微合金化元素，可改善生产工艺性能。硼推迟珠光体转变，抑制上贝氏体的形成，提高奥工体的稳定性，可使先析铁素体的析出提前，珠光体形成滞后，并扩大奥氏体稳定区的范围，使热轧双相不锈钢法兰的生产工艺性提高，完全可以取代钼的相应作用，若再辅以其它的微合金元素处理，则效果更佳。