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重要分支，其發(fā)展和應用十分迅速。該類鋼由于經(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，具有良好的力學性能和耐腐蝕性能，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）為研究對象，對其進行固溶處理

2、和時效處理，并采用差示掃描量熱法、光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、布氏硬度計、拉伸試驗機、沖擊試驗機和電化學工作站對其組織和性能進行了較為系統(tǒng)的研究與分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn):
　　 對高碳雙相不銹鋼而言，根據(jù)Schaeffier公式計算的鐵素體和奧氏體相含量與實際含量不符，各合金鑄態(tài)組織中鐵素體相的實際含量均比計算含量高出30％～40％。
　　 合金成分和固溶處理溫度均會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平衡且硬度值最低。
　　 當固溶處理溫度為1050℃和1150℃時，四種雙相不銹鋼組織中都殘留大量的粒狀鉻碳化物。加熱到1250℃時，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)了四個放熱峰，分別對應調(diào)幅分解、R相析出、x相析出和σ相析出的共析反應。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，形成一個寬溫度的放熱峰。20Cr24Ni14Mo3V和20Cr25Ni11Mo3Cu3V3W3不銹鋼的DSC曲線上只有兩個放熱峰，分別對應調(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℃時效、20Cr24Ni14Mo3V和20Cr25Ni11Mo3Cu3V3W3不銹鋼在450℃時效時，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℃時效時，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和含量有關。
　　 高碳雙相不銹鋼固溶處理后都具有較高的強度和延伸率。25Cr25Ni13Mo4不銹鋼經(jīng)固溶處理后強度在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，抗拉強度和延伸率都稍低于15Cr23Ni10Mo3VCu不銹鋼。在20Cr24Ni14Mo3V不銹鋼基礎上添加2.9％W和2.9％Cu的20Cr25Ni11Mo3Cu3V3W3不銹鋼的抗拉強度大大提高(885.51MPa)，延伸率則下降到12.7％。
　　 時效溫度和時效時間對不銹鋼的強

8、度和沖擊韌性影響較大。固溶處理后，進行400℃時效處理，可使雙相不銹鋼的抗拉強度大大提高，延伸率幾乎沒有變化，沖擊韌性則隨著時效時間延長而下降。700℃時效處理后，雙相不銹鋼的抗拉強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。隨著時效溫度升高或時效時間延長，雙相不銹鋼的斷裂方式逐漸向脆性斷裂過渡，700℃時效時，呈脆性斷裂。
　　 經(jīng)1150℃固溶處理的25Cr