高碳高鉻雙相不銹鋼組織和性能的研究.pdf

1、雙相不銹鋼是不銹鋼的一個(gè)重要分支，其發(fā)展和應(yīng)用十分迅速。該類(lèi)鋼由于經(jīng)固溶處理后組織中主要為鐵素體相與奧氏體相，因此兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)，具有良好的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，已在石油、化工、建筑、船舶等行業(yè)中得到較多應(yīng)用。本文以四種不同成分的高碳雙相不銹鋼（1#25Cr25Ni13Mo4、2#15Cr23Ni10Mo3VCu、3#20Cr24Ni14Mo3V和4#20Cr25Ni11Mo3Cu3V3W3）為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行固溶處理

2、和時(shí)效處理，并采用差示掃描量熱法、光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、布氏硬度計(jì)、拉伸試驗(yàn)機(jī)、沖擊試驗(yàn)機(jī)和電化學(xué)工作站對(duì)其組織和性能進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究與分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn):
　　 對(duì)高碳雙相不銹鋼而言，根據(jù)Schaeffier公式計(jì)算的鐵素體和奧氏體相含量與實(shí)際含量不符，各合金鑄態(tài)組織中鐵素體相的實(shí)際含量均比計(jì)算含量高出30％～40％。
　　 合金成分和固溶處理溫度均會(huì)影響合金組織中鐵素體相和奧氏體相的比例及其形態(tài)。

3、各雙相不銹鋼隨著固溶處理溫度的升高，組織中鐵素體相的含量均在不斷增加，奧氏體相逐漸等軸化。經(jīng)1150℃固溶處理后兩相組織均相對(duì)平衡且硬度值最低。
　　 當(dāng)固溶處理溫度為1050℃和1150℃時(shí)，四種雙相不銹鋼組織中都?xì)埩舸罅康牧钽t碳化物。加熱到1250℃時(shí)，25Cr25Ni13Mo4和15Cr23Ni10Mo3VCu不銹鋼中的鉻碳化物能完全溶解，而20Cr24Ni14Mo3V和20Cr25Ni11Mo3Cu3V3W3不銹鋼中仍

4、有少量殘余。
　　 固溶處理后，25Cr25Ni13Mo4不銹鋼的DSC曲線上出現(xiàn)了四個(gè)放熱峰，分別對(duì)應(yīng)調(diào)幅分解、R相析出、x相析出和σ相析出的共析反應(yīng)。低Mo含量并加入一定量V的15Cr23Ni10Mo3VCu不銹鋼中，x相和σ相析出峰重疊，形成一個(gè)寬溫度的放熱峰。20Cr24Ni14Mo3V和20Cr25Ni11Mo3Cu3V3W3不銹鋼的DSC曲線上只有兩個(gè)放熱峰，分別對(duì)應(yīng)調(diào)幅分解和共析轉(zhuǎn)變，高合金元素含量抑制了R相和x相

5、的析出。
　　 固溶處理后，25Cr25Ni13Mo4和15Cr23Ni10Mo3VCu不銹鋼在400℃時(shí)效、20Cr24Ni14Mo3V和20Cr25Ni11Mo3Cu3V3W3不銹鋼在450℃時(shí)效時(shí)，δ鐵素體相發(fā)生調(diào)幅分解，形成共格的富鉻相和富鐵相，四種不銹鋼的硬度都有所提高。700℃或750℃時(shí)效時(shí)，δ鐵素體相消失，轉(zhuǎn)變?yōu)棣?γ2相，大量σ相使不銹鋼的硬度都有較大提高。其中，高合金含量的20Cr24Ni14Mo3V和20C

6、r25Ni11Mo3Cu3V3W3不銹鋼的硬度提高最大。σ相的形狀和分布與其合金中含有元素的種類(lèi)和含量有關(guān)。
　　 高碳雙相不銹鋼固溶處理后都具有較高的強(qiáng)度和延伸率。25Cr25Ni13Mo4不銹鋼經(jīng)固溶處理后強(qiáng)度在750MPa以上，延伸率在30％以上;含0.15％C、23％Cr、10％Ni、1.9％Mo，添加1.6％V和2.7％Cu的15Cr23Ni10Mo3VCu不銹鋼的抗拉強(qiáng)度與25Cr25Ni13Mo4不銹鋼的相差不大，

7、但延伸率降到22％;含碳量為0.20％、其它元素含量與25Cr25Ni13Mo4不銹鋼接近，添加2.7％V的20Cr24Ni14Mo3V不銹鋼，抗拉強(qiáng)度和延伸率都稍低于15Cr23Ni10Mo3VCu不銹鋼。在20Cr24Ni14Mo3V不銹鋼基礎(chǔ)上添加2.9％W和2.9％Cu的20Cr25Ni11Mo3Cu3V3W3不銹鋼的抗拉強(qiáng)度大大提高(885.51MPa)，延伸率則下降到12.7％。
　　 時(shí)效溫度和時(shí)效時(shí)間對(duì)不銹鋼的強(qiáng)

8、度和沖擊韌性影響較大。固溶處理后，進(jìn)行400℃時(shí)效處理，可使雙相不銹鋼的抗拉強(qiáng)度大大提高，延伸率幾乎沒(méi)有變化，沖擊韌性則隨著時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng)而下降。700℃時(shí)效處理后，雙相不銹鋼的抗拉強(qiáng)度和延伸率都大大下降，沖擊韌性極低。
　　 固溶處理態(tài)的高碳雙相不銹鋼斷裂后為韌窩狀斷口，呈現(xiàn)韌性斷裂。隨著時(shí)效溫度升高或時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng)，雙相不銹鋼的斷裂方式逐漸向脆性斷裂過(guò)渡，700℃時(shí)效時(shí)，呈脆性斷裂。
　　 經(jīng)1150℃固溶處理的25Cr