双相不锈钢

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双相不锈钢的微观组织特点有哪些

来源:至德钢业 日期:2020-09-22 05:21:52 人气:61

  尽管目前国内仍然关注于第二代双相不锈钢,而国外的一些发达国家已经研发并应用第三代超级双相不锈钢,这种超级双相不锈钢在氯化物的环境中的抗点蚀及应力腐蚀的性能进一步得到了提升。这种超级双相不锈钢的耐点蚀当量(PRE)超过40。其中耐点蚀当量(PRE)计算公式如下:PRE=%Cr+3.3(%Mo)+16(%N)(1-1)对于目前应用的锻造的双相不锈钢至少可以分为四种类型:


 1. 低成本不含钼元素的双相不锈钢23Cr~4Ni~0.1N:这种钢可以用来替代AISI304和306不锈钢。


 2. 22Cr~5Ni~3Mo~0.17N型双相不锈钢:这种钢的耐腐蚀性介于AISI316不锈钢和6%Mo+N超级奥氏体不锈钢之间。


 3. 25%Cr双相不锈钢含有不同含量的钼和氮元素,有时候也会添加一些铜和钨元素:这类钢的耐点蚀当量一般在30-39之间。


 4. 超级双相不锈钢25Cr~7Ni~3.7Mo~0.27N:这类钢的耐点蚀当量一般都超过40。


 现代的双相不锈钢通常通过调整化学组成和形变热处理,使铁素体的体积分数一般维持在40~45%之间。为了退火后保留两相共存,一般在1050~1100℃之间进行固溶处理。热加工的温度一般也选择在1000~1200℃之间,也就是在奥氏体与铁素体两相共存区间如图所示。当温度超过此温度范围将会导致氧化的问题,而当温度低于1000℃时则会导致脆性相的沉淀析出。由于双相不锈钢中的晶粒尺寸比较细小,使其具有很好的塑性。很多时候热加工时也利用这种作用。


 由于300~1000℃温度区间内恒温时效或者不正确的热处理,会导致双相不锈钢中除了铁素体和奥氏体外还有大量的不希望得到的第二相形成,这是铁素体不稳定的必然结果。其中的第二相主要有:σ相、氮化铬(Cr2N,CrN)、第二相奥氏体、χ相、R相、π相、碳化物(M7C3,M23C6)、铜以及τ相。在超级双相不锈钢中,由于铬元素和钼元素的增加,σ相析出相比于普通双相钢会更加严重。由于σ析出相会影响双相不锈钢材料的高温韧性与室温韧性,因此在生产中要给予足够的重视。


 随着双相不锈钢中氮元素的用量不断增加,在700~900℃温度区间内氮化铬析出相更加严重。氮化铬相通常会在高固溶温度快速冷却的过程中形成。然而氮化物析出相中最主要的还是氮化铬,Hertzman等人在2205双相不锈钢的热影响区中发现了氮化物。但他们发现,氮化物对韧性及耐腐蚀性能基本不产生作用。铁素体能够在很大的温度区间分解并转化为奥氏体相,这种情况可以看成双相不锈钢中占有更高体积分数的铁素体从更高的温度淬火后形成的。除了在极高温度下铁素体可以直接转变成奥氏体相,通常情况下奥氏体从铁素体中析出有三种机制,通过共析反应δ→σ+γ(2)成为魏氏体析出相,通过马氏体切变过程以上这种第二相奥氏体会在铁素体与奥氏体的相界面形成,一般会在铬元素的贫瘠区发现,特别地会伴随氮化铬相的析出而发生。这也是这些区域容易发生点蚀的原因,尽管可以忽略σ相的数量但是有时候点蚀是一个重要的问题。在铁素体钢中通常会发生475℃脆化,而这种现象在500℃以下的双相不锈钢中也会发生,至德钢业提出这是Fe-Cr体系会随之发生的现象。钼、铬及铜等元素会促进这种475℃脆化,因而在使用和生产富含这些元素的超级不锈钢更应加倍重视。镍元素同样能影响铁素体的亚稳态分解,但是和钼、铬及铜等元素不同的是镍元素的作用是间接地将铁素体中的铬元素和钼元素分隔开,镍元素的加入加剧了铁素体的亚稳态分解。对于材料的硬度和脆性的提升主要是因为在500℃左右铜和钨的存在导致的。


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