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其他析出相
2010/10/11 10:43:28 来源:51网络采购 点击:385次
内容摘要:其他析出相
双相不锈钢除奥氏体与铁素体外,还会析出其他相,如表6-8所示。

(1)二次奥氏体双相不锈钢中奥氏体与铁素体的比例会随温度而变化。温度升高,铁素体含量会增加,即发生奥氏体向铁素体的转变。一般来说,加热到1300℃以上时,可以出现单相铁素体组织。如00Cr21Ni7Mo2N(U50)双相不锈钢在加热到1375℃以上时,就出现单相铁素体组织。这一铁素体组织,在冷却过程中,首先在铁素体晶界出现铁素体转变的奥氏体。空冷时,这种奥氏体会呈板条状魏氏组织形貌,如图6-3及图6-4所示。
(2)碳化物双相不锈钢在低于1050℃加热时,沿奥氏体和铁素体晶界即析出碳化物。在含碳量超过wC0.03%的双相不锈钢中,在较高的加热温度(950~1050℃)下,就沿奥氏体和铁素体晶界析出碳化物M7C3,而在600~950℃下则析出碳化物M23C6。这两种碳化物都以很快的速度析出,但M7C3,析出稍慢,10min之内通过950~1050℃温度区,就可以避免析出,但M23C6在60s之内析出。M7C3主要在奥氏体和铁素体晶界析出;而M23C6即可在奥氏体和铁素体晶界析出,也可在奥氏体之间晶界及铁素体之间晶界析出。
由于M23C6析出,要消耗铁素体中的铬,于是,这部分原铁素体区就转变为二次奥氏体。

但应指出的是,双相不锈钢中的碳化物析出并不会很严重,因为钢中含碳量很低。
(3)氮化物 在双相不锈钢中,随着含氮量的增加,尤其是氮作为合金元素的加入,使氮化物Cr2N的析出越来越不可忽视,其形貌见图6-5。如00Cr25Ni5Mo3N(w­C0.014%)钢在加热到高温固溶水淬后,由于铁素体中氮的溶解度低,处于过饱和状态,冷却后就会在晶界和晶内析出氮化物。固溶温度越高,氮化物析出越多。
分析发现,氮化物中还含有Mo和Fe,实际上是M2N型氮化物,由于其周围发生贫铬,这种氮化物往往与二次奥氏体伴生,这正是二次奥氏体耐孔蚀性差的原因。在较低的温度400~600℃下时效,在铁素体内可发现成排的M2N型氮化物。
还有一种氮化物CrN比较少见,曾发现在00Cr22Ni5Mo3N的焊接热影响区中存在这种氮化物。它对钢的韧性和耐蚀性无明显影响。

(4)σ相 在双相不锈钢中,σ相是危害性最大的一种析出相,它是Fe和Cr之间的金属化合物。它即脆又硬,可显著降低塑性和韧性,只析出百分之几,就能大大降低材料的韧性。σ相又富铬,因此,其周围往往出现贫铬区而降低钢的耐蚀性。σ相形貌见图6-6。不过,在不同钢中其析出行为是不同的,但总的来说,其析出温度在600~900℃,在高铬铁素体不锈钢中,σ相的形成温度一般在820℃以下,且形成速度很慢,约需数小时。所以,对高铬铁素体不锈钢来说,σ相的转变,对焊接并不是一个值得考虑的问题。但是,对双相不锈钢而言,情况发生了变化。由于铁素体相中钼和镍的存在,尤其是钼的存在,扩大了σ相的形成温度范围及缩短了时间,σ相甚至于可以在高于950℃时仍可存在,且数分钟内即可析出。因此,对双相不锈钢,特别是含铬和钼比较高的超级双相不锈钢,为了避免σ相的析出,在固溶处理后要快冷,焊接时也要快冷。
如果高温固溶得到的是单相铁素体组织,那么,冷却中铁素体可以共析分解为σ+γ2(二次奥氏体)相。

σ相的析出行为受许多因素的影响。铁素体形成元素(如Cr、Mo、W等)将加速σ相的析出,并能够扩大析出的温度范围。奥氏体形成元素(如Cr、Mo、W等)对σ相的析出也有影响。镍含量增加,σ相的析出速率明显加速,但是,析出量却减少。因为镍含量增加,一方面增加了奥氏体的含量,而奥氏体的铬含量减少,铁素体的铬含量将增加,于是促使σ相的析出加快;另一方面,增加了奥氏体的含量,就降低了铁素体的含量,由于铁素体的含量减少了,而σ相主要由铁素体析出,因此,σ相的析出量就减少了。氮可以减少金属间化合物的析出。固溶处理温度对σ相的析出也有影响,固溶处理温度升高,能延缓σ相的析出,但析出的数量增多。这是因为固溶处理温度升高,一是晶粒长大,晶界减少,二是铁素体的含量增加,就降低了铬和钼在铁素体的含量,从而使σ相的析出敏感性减小。固溶处理冷却速度对σ相的析出也有影响,水淬可促进σ相的析出,这是由于水淬易引起晶格缺陷增多,使σ相更易成核,从而加速这种析出。此外,冷、热塑性变形都能加速σ相的析出,因为变形也使晶格缺陷增多,使σ相更易成核,又增大了原子的位能,从而加速这种析出。
在双相不锈钢比较容易析出σ相,也是焊接接头脆化的一个原因。点蚀指数大于40的超级双相不锈钢,由于Mo含量较高,而容易析出σ相。
(5)χ相 在双相不锈钢中,χ相一般在700~900℃范围内沿铁素体晶界及奥氏体与铁素体相界析出,但析出量比σ相少得多,与σ相相比,χ相的析出温度较低,析出温度范围也较窄。χ相对韧性及耐腐蚀性均有不良的影响。但它常常与σ相共存,很难区分它们的影响。对00Cr18Ni5Mo3Si2的研究表明,在750~950℃范围内发生的α→γ2+σ(χ)相变,相变的最敏感温度范围为800~900℃。由于χ相常常与σ相共存,一般很难区分。但采用碱性赤血盐溶液浸蚀的金相磨片,可以根据不同颜色来分辨α相、σ相及χ相。在850℃进行时效,就发现在灰色的α铁素体基体上分布着金黄色和深褐色两种不同颜色的相,金黄色为σ相,而深褐色则为χ相。由于σ相及χ相的钼含量不同,所以,可以用电子探针分析出来。随着时效时间的增加,发现金黄色相σ相逐渐长大,而深褐色χ相则逐渐缩小。
(6)α相 在含铬量大于wCr15%的铁素体不锈钢中,在400~500℃温度范围内长期时效,会发生严重脆化,硬度明显提高,这就是475℃脆性。其实,475℃脆性与α有关。
研究表明,在一定温度范围内,铁素体可分解为富铬及富铁的亚微观尺度的原子偏聚区,即α相和α相,富铬区即α相。
(7)R相R相最早是在0Cr21Ni7Mo2Cu1(Uranus50)双相不锈钢中发现的,也是一种高钼的金属间化合物,分子式为Fe2Mo。还有测定除分子式为Fe2.4Cr1.3MoSi,是含高钼高硅的化合物。它的析出温度范围为550~750℃。
(8)π相 在双相不锈钢(22Cr-8Ni-3Mo)中,在600℃时效还发现了π相。它与R相相同,在铁素体内析出,为高铬高钼相。
(9)Fe3Cr3Mo2Si2相它是在00Cr18Ni5Mo3Si2双相不锈钢中发现的一种片状金属间化合物,析出温度范围为450~750℃。往往析出于α/γ晶界及α晶界和亚晶界上,有时也呈针状在晶内析出,并且常常与在晶界上析出的Fe2.4Cr1.3MoSi相共存。
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