固溶温度对超级双相不锈钢00Cr25Ni7M04N组织和性能的影响

固溶温度对超级双相不锈钢00Cr25Ni7M04N组织和性能的影响

第 2卷第 4期 7 20 06年 7月

特殊钢S PECL s] r EEL

V0 . 7 No 4 12 . .

Jl 2 0· 1 - uy O 6 1

固溶温度对超级双相不锈钢 0 C 2 N7 4 0 r5 iM0 N组织和性能的影响吴忠忠宋志刚郑文杰陈斌陆建生 '( 1昆明理工大学材料与冶金工程学院,昆明 609; 503 2钢铁研究总院结构材料研究所,北京 10 8 ) 00 1摘要试验和测试了 90~1 0 0 0℃固溶处理时双相不锈钢 0 C2 N7 oN的相组成, 3 0 r iM 4 5冲击能 A v K和硬

度 ( ) .试验结果表明, 90 2加值在 0—1 0℃固溶处理时, 0双相不锈钢中有 1 .7~32% d 69% .2相析出,钢的使冲击能 k值从 1 4 0℃处理的 24~20J 0—15 0 2 2 8降至 3 4J~4 .该双相不锈钢的热加工温度应大于 i 4 0o 0 C,

其最佳固溶处理温度为 1 4 0 0—1io℃. 0关键词超级双相不锈钢 0 C2 N7 oN固溶处理 0 r iM 4 5相冲击能

I fu n e o o uto m p r t r n S r c u e a d Pr p r i s o n e c f S l i n Te l e a u e o t u t r n o e te f S p r Du l x S a n e s S e l0 Cr 5Ni M o u e p e t i ls t e 0 2 7 4NW u Zh n z o g,S n ia g o gh n o g Zhg n 2,

Z egWej hn ni@,C e i: n uJ seg h nBn adL i hnI n a

( auyo t isadM tlrcl ni e n, umn nvrt o c neadTcnl y K n i 50 3 1Fcl f e a n e l g a E g er g K n i U i sy f i c eho g, umn 609; t Ma r l au i n i g e i S e n o g 2Cne I nadS e Ist e B i g10 8 ) et o t lnt t, ei 00 1 rr n e i u j nAl Ia, r d s p a e o o io, i a t n ry h s c mp st n i mp c e eg A n h rn s HR v le f d p e s ils s e a d ad e s C au o u lx t ne s t l a e

0 C 2 N 7 4 sl t n t a e t 0 o r5 i Mo N ou o r td a o一13 o℃ h v e n s d e d e a n .T e rs t s o d h t1 9% i e 9 0 a e b e t i a x mi e u d n d h e u s h we ta 6. l 7 3.2% d h s r ii t u lxsane sse l ui gs lt n t ame ta 0 2—p ae p e pt e i d p e ti ls t r u o e t n t9 0~ 10 0℃ l o te i p c n r y c ad n d n o i r 2 d e t h a te eg m

A vleo eld raigt au f s e esn o3~4 rm 2~2 0Jw i t l rae t1 4 t c 4Jf 2 o 4 8 hl s e t t a 0— 1 5℃ .T eh t oktmp rtr e e e d 0 0 2 h o w r e e u e af h u l s ne sse l o hg e a 0 o t e d pe tl ls te h u d b ih r h n 1 4℃ a d i pi m lt n t ame t e e t r S10 0~ 11 0 x a s l e t 0 n t o t s mu s u o e t n mp r u ei 4 o i r t a 0 ℃. Ma e il n e S p rD pe til s t l 0 N 7 4 tra d x I u e u lx Sane S e C 0 iMo N,S lt n T e t n .d h s oui r a o me t—P a e,I a tE eg mp c n ry

双相不锈钢 ( S )铁,,的合金,室 DS是铬镍其

1试验材料与方法

温组织由铁素体和奥氏体双相组成 n3.中国的 IJ

双相不锈钢还处于国外第 2的水平,中的含代钢氮量在 02%以下,含氮在 02%一03%的 .0而 .5 .5超级双相

不锈钢 (D S已在发达国家普遍生产使 SS)用….本试验研究了固溶温度对锻态 0 C2 N7 4 o r5 iMoN组织和力学性能的影响,根据并

1 1试验材料 .

超级双相不锈钢 0 C2 7 oN经 E F1 t 0r N M 4 5i A -8 的 A D冶炼,造成 8 nl原坯料 ( 1 . O锻 0 rT的 l表 )试验用钢是把原坯料加热到 1 3 0℃保温 1h多 1,火次改锻成 1 l圆棒 . 6rT ll l 12试验方法 .试样固溶处理时保温 4 i,淬 .金相浸 0m n水蚀溶液为 1%的氢氧化钾,0的铁氰化钾 .相 0 3%

欧洲热力学数据库 (G E)行热力学计算得出 ST进的奥氏体线解方程式,算奥氏体相百分数 .同计时把实验数据与运用瑞典 T e oCl力学软 hr—a m c热件 T W30中的 T F 3数据库计算并绘制出的 C . CE 0C2N7 oN相图进行对比分析,析 d成 0 r iM 4 5 J分相因及处理方法,望能对 0 C2 N7 oN的实际期 0 r5 iM 4

比例使用北京中科科仪计算技术有限责任公司(IC的 IS图像分析仪软件 80版测定, SS ) A .按G 60- B 4 1 6和 G/1 359 8 BT 30—1标准执行,个试样每测量 1个视场 . 5

生产加工过程提供参考 .

表 1试验钢的化学成分/ % T be1 C e cl o a l h mi m~ f n fet t l% ac i so s s e/ o t e

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特殊钢2试验结果及分析讨论

第2 7卷

表 2固溶温度对 0C 2N MoN双相不锈钢中相含量 0 r5 f 4的影响T b e2 E e to ou o r a me tt m~ r t r n p a e a l f c fs l t n te t n e i au e O h s c n e ti u lx~ ils te 0 2 NUM o N o tn d p e a n cs s l Cr 5 n e 0 4

2 1固溶温度对相含量的影响 .

oC2N7 4 0 r5 i N经过不同固溶温度处理后, Mo 显微组织中各相比例如表 2所示 .由表可见,随温度升高,素体相比例增加,氏体相比例下铁奥

降, 1 0以上下降幅度增大.从图 1在 0o 1 C中可看出,氏体呈长条状连续分布,度高时,氏体奥温奥呈现小岛状分布在铁素体基体上 .铁素体持续增加,氏体随固溶温度升高相比例下降, 1 0奥在 0 3℃时仍有 3 .%的奥氏体, S F 25在此温度 21而 A 20进行相同时间的固溶处理后,已是单相铁素体组织 引.

图1 .不同固溶温度的 0 C2 N7 o N钢组织, 0 r iM 4 5白色一, 7灰色黑色 () O a 90℃; b 12 () 4; d 10 () 0C; c 1 0o () 0o 0 o 0 C 3 CFg 1 Srcueo el 0 r5 iMo N i iee t ouint amettm eaue i. tutr fs e C2 N7 4 wt df rn lt e t n p rtr, t 0 h s o r e ()1 2 C;( )1 4 b 0o c 0o 0 0 C;( )1 0 d 0o 3 C t-7 ry,bak:()90 o e,ge-a lc -口 a 0 C;

近年来国外发展利用热力学数据计算合金元素与相平衡的关系,

以双相不锈钢的化学成分和

在扫描电镜下对 a相及铁索体和奥氏体相进行能谱分析,见表 3结果 .铬,等铁素体形成元钼素在铁素体中富集,而奥氏体形成元素镍则在奥氏体中富集,使奥氏体具有较高的耐蚀性和韧性, 析出相中则富含 C, oS,元素, rM, i№有利于含有两元素的金属间相在铁素体相中形核, 2 1a图 (.相,-, - )用扫描电镜进行的线扫描 2a相 37相是

热处理温度作为计算奥氏体数量的基础 .根据欧洲热力学数据库 (G E进行热力学计算得出的 ST )奥氏体线解方程式,入实验钢的化学成分和 J代固溶温度,此方程式即可计算出在不同温度下按的奥氏体数量 .从表 2可知,过热力学计算 7通 相比例与试验结果基本吻合,但试验结果表明,在

图,更加直观地显示出 C,, i素在各相中不 rMoN元均匀分布 .研究表明, i然使 a相平衡相体积 N虽分数减少,促进了a沉淀析出动力学过程 .但相表 3 90℃固溶处理双相不锈钢 0 5 0 4中各 N

l0 0℃以下变化较为缓慢且保持较高 7比例. 1相 用 T em1 a hra Cl算的相图可知,5 C . c计 90o以下才析出 .,相同时 90 o 0 C以下没有 a相.试验结果表明, 2 C就有 32% d析出, 1 0o时 0 .2相图lb黑色包围区域即是 a,出 a相主要在 a ()相析

相的显微分析结果Ta e 3 bl M ir a a y i r s ls f a h p s i c o- n l ss e u t o e c ha e n d lx up e

相和 7相界处形成, a相中长大,随固溶温度在并下降迅速增加, a相在 90o仍占 2 .3且 0 C 20%.可见实验所得 a相和 a相的实际稳定范围与软件预测的结果不完全一致, a相的实际稳定温度比软

saness e 0 tils t l 0 e 0

M o N ou o e td a 4 slt n t a e t i r

℃

件预测的高 .

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第4期

吴忠忠等:固溶温度对超级双相不锈钢 0C2N7 o 0r i 4 5 M N组织和性能的影响表 4固溶温度对双相不锈钢 0 C 2Ni 4力学性能 0Y 5 7 MoN的影响Ta l E e to ou in tmp r t r l meha ia r p be4 f c f lt s o e e a u e ol c n c l o - p e l so u lx san e sse l 0 2 NUM o N ri fd p e ti ls te Cr 5 e 0 4

图 2 0 r N7 oN双相不锈钢 9 0o固溶组织的线 0 C2 iM 4 5 5 C扫描图×500 0F g 2 L n a c n o 5 C ou o t cu e i u lx i . i e r s a f9 0 o sl t n s u tr n d pe i r s ils te 0 C 2 NiMo N×5 0 0 t n es s l 0 r 5 7 4 a e 0

q进行热加工依然保持双相组织,图 1 d所 C如 ()示,当加热温度高于此温度将会导致相比例失调,带来氧化问题及耐点蚀性能的下

降 _ . 7]3结论

这是由于 N使铁素体比例降低,致了 C, o等 i导 rM相元素在铁素体中的富集,也是引起析出 J这

相附近区域贫 C, o造成耐蚀性能下降的一个 rM,重要原因.

()根据欧洲热力学数据库 (G E进行热力 1 ST )学计算得出的奥氏体线解方程式,算奥氏体相计

图 1 c表明在 1 4 C溶处理后两相组织 () 0q固 0

均匀,没有析出相 .当温度高于 1 4, O o奥氏体 O C相数量减少,素体相比例增大,铁导致铁素体中铁素体形成元素 (要是 C, o的浓度相对减少,主 rM ) 因此相的形成也受到抑制 .从表 2可知,在 1 4 0 C O~1 0o两相比例变化小, O 1为保持良好力学性能及耐蚀性,在此温度范围进行热处理 .应 2 2固溶温度对力学性能的影响 .固溶温度在 9O~1 0 C间时,固溶温 O 0q之 1随

百分数与实验结果吻合较好 . () 2实验结果与 T e oCl hr—a m c热力学软件计算结果基本一致,生产加工有一定的指导意义,对但相的实际稳定温度比软件预测的高 .( ) 0 r5 iMoN钢应在 1 4~1 0 C 3 0 C2 N7 4 O 0q进 O 1

行固溶热处理,以保持良好的力学性能及耐蚀性 .( )低于 1 4 C热时, 0 r5 i 4 4 O q加 O 0 C2 N7 N钢 Mo

中易于析出相,钢容易脆裂,使热加工时应避开

度的提高,的洛氏硬度快速下降,钢使钢在 1 0 0 1 q固溶处理时钢的洛氏硬度出现了最小值 ( C表4 .而在 110~1 0【间,随固溶温度的提 ) 0 0 c之 3=又

该温度段,并注意热加工后的快速冷却.参考文献1 WuJu Ha Huiu . urn i i. r t av e C re t m∞ a d D v lo n f Q l S n eeome to/ aDu—pe til s t 1 D pe ti ls t l 0 3, r . e f 2 o 5 lXS an e sSe . u l xS an e sS e o P e C e 2 c n . 0 3:

高而增加.与此相对应,固溶温度低于 1 4 C 0q 0 时,的韧性随温度的降低急剧恶化 .当固溶温钢度低于 1 2 时,的冲击韧性差,容易碎裂, 0o 0 C钢很

2 F a c s B r e. e o 1 u e u e til s te v n e 一 r n i. yn Z r n 1 0 S p r D plx S an e sS e lAd a c d A1 3 ly fr I d sr l o o n u t a Ap l a o s. p e ti ls S e l 0 3.P e . i p i t n Du l x S an e s te 2 0 ci r C f2 0 15 n e . 0 3: 3

3吴

玖 .相不锈钢 .京:金工业出版社,99 1双北冶 19:U8 1 ' i e o h r~ C l e" Gu d f T e r 8 r ac

其值只相当于固溶温度为 1 O一1 0 C时的几 4 0 0o 3十分之一 .0 C2 N7 o N在 9O~1 2 C固溶 0 r5 iM 4 O 0o 0处理时处在多相区,中析出大量的脆性相相,钢

4 T e mo C l o wae AB. 1e T嗍 h r - ac S f r t 1 1 o t e. we n,

0 3: 8 S f r S de 2 0 1 wa

5宋志刚,陈斌,郑文杰, .等固溶温度对 0C2NS 3 0 r iMoN组织 2及性能的影响 .钢铁研究学报, 0, ()4 2 41 4: O 6 76 Liin h n, uTia YvsP q iroP aePe ii to ndI f acu W J yn, e d ue . h s rcpt ina a t - sEfe n te Me h n c lP o r e f a S p r D pe til s t 1 e t} c a ia p l o e O l r e i s u u lx Sa n e sS e . Mae i/ S in e a d E gn e i g 1 9, 7 1 9 tr s ce c n n i e rn . 9 4 1 4: 4 a 7 L a e S t . ro C ln, n on o r a A Gu d l e t} u— i n mi 1 Ma i e a t A ti e P u b i iei o te S c } x. n l c s f e o p e ti ls t l o I w i e . mei p e e s Us f D lX S an e s S e s f rF o l s A rc D lx ul u n a uS an e SS e l2 0 P e . n . 0 o: 7 til S t 0 0, r Co f 2 o 1

这是导致冲击功变化的主要原因 . 当固溶温度在 1 0~1 0=间时,的韧 4 0 0c之 3【钢性变化小,击值下降缓慢 .原因有两个方面:冲 ()由于温度超过了相稳定的最高温度,可 1相溶于奥氏体中或转变为铁素体; 2 ( )两相组织

吴忠忠 ( 7一,, 1 8)男材料学专业, 9硕士研究生,从事不锈钢研究 .

变化 .铁素体相比例增加,而稀释有关 a相从形成元素,制了的形成 .然在高达 1 0抑相虽 0 3

收稿日期:060.6 20-1 2

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