雙相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)中形成的金屬(shu)間化合物主要有(you)σ相(xiang)(xiang)、x相(xiang)(xiang)、a相(xiang)(xiang)、R相(xiang)(xiang)、Fe3Cr3Mo2Si2相(xiang)(xiang)和(he)π相(xiang)(xiang)等,這些相(xiang)(xiang)都是脆性(xing)相(xiang)(xiang),對(dui)鋼(gang)的力學性(xing)能(neng)和(he)耐腐蝕性(xing)能(neng)都有(you)不利影響,應盡量避(bi)免(mian)它們的析出。
σ相是雙(shuang)相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節中(zhong)述及Fe-Cr合金在(zai)鉻含量超過15%時,會(hui)出現475℃脆(cui)性,其(qi)原因在(zai)于富鉻的a相的析出。在(zai)雙(shuang)相不銹鋼(gang)中(zhong)也同樣(yang)存在(zai)這(zhe)一現象,但它僅發生在(zai)a相內,而α相是通過調幅分(fen)解產生的,其(qi)中(zhong)的鉻含量可在(zai)61%~83%范(fan)圍內波動。
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)(xiang)(xiang)是在00Cr18Ni5Mo3Si2鋼中發(fa)現的,是一種片狀的金(jin)屬間(jian)化合物(wu)。00Cr18Ni5Mo3Si2鋼經980℃固溶(rong)處理(li)后,該相(xiang)(xiang)(xiang)的析(xi)(xi)(xi)出(chu)溫(wen)度范圍(wei)為450~750℃,往往在a/γ相(xiang)(xiang)(xiang)界(jie)及α/α晶(jing)界(jie)、亞晶(jing)界(jie)上析(xi)(xi)(xi)出(chu),有時也會以細針狀向晶(jing)內衍(yan)生,并(bing)常與(yu)鐵(tie)素體(ti)晶(jing)內析(xi)(xi)(xi)出(chu)的該相(xiang)(xiang)(xiang)共(gong)存,600℃為其析(xi)(xi)(xi)出(chu)峰。該相(xiang)(xiang)(xiang)不易長大(da),其析(xi)(xi)(xi)出(chu)會引起鋼的脆性。
π相(xiang)(xiang)是一種氮化(hua)物,首(shou)先在22Cr-8Ni-3Mo雙相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)的(de)焊縫金(jin)屬中發現,600℃時(shi)效時(shi)在α相(xiang)(xiang)晶內(nei)析(xi)出π相(xiang)(xiang),同時(shi)還析(xi)出R相(xiang)(xiang)。π相(xiang)(xiang)的(de)分子式為Fe7Mo13N4,并與α相(xiang)(xiang)保持一定的(de)位向關(guan)系。π相(xiang)(xiang)和R相(xiang)(xiang)的(de)析(xi)出引起(qi)鋼(gang)的(de)脆性,富(fu)鉬(mu)的(de)π相(xiang)(xiang)和R相(xiang)(xiang)的(de)析(xi)出還導致其鄰近的(de)α相(xiang)(xiang)貧鉬(mu),降(jiang)低其耐點蝕的(de)性能。
雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)組(zu)織轉(zhuan)變(bian)主要發生在鐵素體相(xiang)中(zhong)(zhong),其(qi)轉(zhuan)變(bian)動力學可(ke)用TTT曲(qu)(qu)線(xian)或CCT、CCP曲(qu)(qu)線(xian)(連續冷卻析(xi)出曲(qu)(qu)線(xian))來闡明這一過程。圖9.79為022Cr21-Ni7Mo2.5Cu1.5鋼(gang)(gang)(法(fa)(fa)國(guo)Uranus 50)的(de)(de)TTT曲(qu)(qu)線(xian)。圖9.80為022Cr25Ni7Mo4-WCuN(英(ying)國(guo)Zeron 100)和(he)022Cr25Ni6.5Mo3.5CuN(法(fa)(fa)國(guo)UR52N+)兩種超級雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)鋼(gang)(gang)的(de)(de)CCT曲(qu)(qu)線(xian)。可(ke)以看出,較(jiao)高氮含量(約0.3%N)的(de)(de)超級不銹鋼(gang)(gang)。等相(xiang)的(de)(de)析(xi)出速(su)率要比一般雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)(gang)(含量0.15%N)顯著減緩(huan),遠低于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(xian)厚(hou)度達100mm。