热处理2507双相不锈钢对组织和性能的影响

双相不锈钢是指固溶性组织中含有铁素体和马氏体的不锈钢，较少的相位含量应达到30%以上。一般来说，两个相位的比例分别占一半是合适的。通过正确控制化学成分和选择合理的热处理方法，考虑到奥氏体不锈钢的优异韧性和焊接性能，以及铁素体不锈钢的高强度和耐氟化物晶间腐蚀性能。双相不锈钢因其优异的机械性能和耐腐蚀性，广泛应用于石油、化工、船舶和海底管道。

自上世纪30年代以来，双相不锈钢已经发展了三代。20世纪60年代中期瑞典开发的第一代双相不锈钢RE以60钢为代表，其特点是极低碳，铬含量为18%。20世纪70年代，第二代双相不锈钢归功于二次精炼技术AOD和VOD随着方法的出现和普及，超低碳钢更容易获得(C≤0.03%)。与此同时，钢中加入了氮，使其耐腐蚀性与304不锈钢相当，其强度是304不锈钢的两倍，力学性能相当于2205双相不锈钢。上世纪80年代末，属于第三代的超双相不锈钢被开发出来，其代表性模型包括SAF2507,Zeron100等。这种钢碳含量极低，含有高钼和高氮。这种钢材具有很强的耐孔蚀性，耐孔蚀性大于40。20世纪70年代中期，中国开始研发双相不锈钢，其中00OCr18Ni5Mo3Si双相不锈钢已纳入国家标准GB/T1200007年，不锈钢棒GB/T不锈钢冷轧钢板和钢带3280-2007，CB/T不锈钢热轧钢板和钢带4237-2007。选用稀土改性，用镍代氮，研制出综合性能良好的新型双相不锈钢。

SAF2507非常双相不锈钢由于其极低的碳和高合金成分设计，具有强度大的热裂趋势小.它具有导热系数高、热膨胀系数低的优点，具有强的耐腐蚀性、应力腐蚀性和氟化物晶间腐蚀性，甚至能适应恶劣的环境，如有机酸和一定范围的无机酸，日益成为研究的重点。

不锈钢中合金元素的具体作用：

(1)铬的作用:铬是由强铁素体产生的元素，能有效扩大α缩小y相区。铬可以促进不锈钢表面的致密层Crz0、保护膜，具有良好的耐腐蚀性。增加铬的含量，提高不锈钢的耐腐蚀性。但铬的含量不应太高，否则会提高脆性转变温度，对不锈钢的塑料韧性产生不利影响。铬还可以提高不锈钢的硬度。

(2)钼的功效:钼增强了钝化膜的稳定性，对提高不锈钢的耐蚀性和耐氯离子晶间的腐蚀性有显著影响。钼扩大了金属间化合物等温转化曲线的沉淀范围α与X等金属之间的化合物更容易沉淀，导致不锈钢在增加硬度的同时增加脆性转化倾向。

（3）氮的作用：氮对马氏体相的生成和稳定性有很强的促进作用，抑制铁相的生长，导致晶格失真，对不锈钢有固溶强化作用，增加不锈钢的强度。控制两个相位的比例.用氢代替高镍，降低生产成本。

（4）稀有元素的作用：稀土能净化钢中的氧、硫等有害杂质，抑制氢气开裂。稀土可以控制夹杂物的形态，从而提高夹杂物在晶界的产生和扩展能力。此外，稀有元素展。此外，稀有元素可以增加非均质核，细化晶粒，改善双相钢结构，提高其力学性能。

合金元素对2507非常双相不锈钢组织和性能的影响

2507非常双相不锈钢含有极低的碳和更高的合金元素，具有*的力学性能和耐腐蚀性，耐氯离子晶间腐蚀和耐缝隙腐蚀尤其是高Cr,高Mo与普通双相不锈钢相比，高N的平衡设计在耐腐蚀性和强度方面具有明显的优势，因此应用于一些需要更高强度和更高耐腐蚀性的恶劣环境，其核心化学成分如表1所示。

热处理方法影响2507双相不锈钢的组织和性能

双相不锈钢的组织和性能主要取决于铁素体相和马氏体相的比例，化学成分和热处理方法是决定两相比例的重要因素。在某些化学成分的情况下，正确控制热处理方法变得至关重要。如果固体溶解温度不合适或在300~1000℃如果进行等温时效，将沉淀二次马氏体和渗碳体﹑氮化物和金属间相会大大降低双相不锈钢的综合力学性能和耐腐蚀性。

对2507非常双相不锈钢组织的固溶温度及时处理

95o℃马氏体相程中，马氏体相呈长条状、连续分布，随着固溶温度的升高，马氏体相逐渐分布在铁素体基底上。张寿禄等l5.研究表明，热轧状态α相含量约为13.80%,在950℃和1000℃热轧温度下的热轧态α相并没有被清除，反而增加了。还有一个实验解释，因为Cr,Mo含量增加,α相孕育期缩短，α增加相析出量。此外，马氏体相含量降低，铁素体相含量显著增加。α相在1020℃固溶温度明显溶解，含量降至9.50%。固溶温度上升到1050℃,a相基本溶解，在背散射电子图像中显示零星白点。在1080℃没有观察到白色沉淀物，也就是此时α相已*溶解。之后，随着固溶温度的升高，铁素体相的比例接近直线，而奥氏体相的比例继续下降，在1100℃减幅最大，并在1150℃两相比例接近1:1。温度持续上升，两相晶粒尺寸增加，在1250℃时急剧长大，尤其是铁素体晶体。研究表明，通过α化学和反化学处理最终可以使高温8相组织得到细化。固溶温度上升到1300℃与此时成为单相铁素体组织的2205双相不锈钢不同，其马氏体相并未消失，面积分数约为32.10%。

类似于205双相不锈钢，2507非常双相不锈钢650~950℃时效处理也会沉淀α相，x相，金属间相，如氮化物，α主要危害成分是相。研究样本1250℃固溶2h后期处理。结果表明，铁素体基材或双相晶界处分布了时效处理后的所有沉淀相。时效温度为650℃当铁素体晶体沉淀出少量黑时，XRD其具体成分无法检测。根据成分分析和TEM观察，确定析出相主要是X相。750℃经过时效处理后，铁素体基材和两相晶界处有黑点状和岛状沉淀物，保温时间越长，沉淀物越多。通过EDS和XRD确定沉淀物的手段是α相和x相。此外，随着保温时间的延长，X相晶体先变大，然后变小，最后呈圆形尖角，而X相晶体则呈圆形，α晶体逐渐粗化，形状变化不大。经850℃在时效性处理中，有更多的粗粒状岛状沉淀物，通过成分分析得到的沉淀物是O相，并伴有二次马氏体y:生成。试样经950℃时效处理后，铁素体基材没有沉淀物，两相晶界沉淀少量α相和y。在时效处理过程中，马氏体相和铁素体相的含量也随着时效时间的变化而变化。实验结果显示，920℃时效温度下，随时效时间延长，o相和y相含量增加α相含量降低。其中，相位增长缓慢而缓慢α相在5min当时效达到120时，内部急剧下降，然后逐渐趋于平缓min有时*转变，o如图1所示，相变正好相反。

α主要影响因素

α相位是一个复杂的正方形结构，通常为块状和半网状铁素体和马氏体相界[28]，依靠合金元素的扩散置换和两相之间的重新分布。α相位属于材料中的主要有害相位，因此进行了分析α对双相不锈钢的力学性能和耐腐蚀性能具有重要意义。研究表明，o影响因素的分析主要包括化学成分、固溶处理、时效处理、预热冷变形和两相关系等。

影响化学成分

研究数据显示，改进Cr,Mo铁素体产生的元素含量不仅可以缩短α相形成的妊娠期，并能使α在较高的固溶温度下，相平稳存在。CrMo元素含量的增加促进了铁素体相体积分数的增加，这是由共析转化而来的α→0yz,进而导致α增加相析出量。

影响固溶处理

选择合适的固溶温度和较大的冷却速度可以有效抑制α相的分析。研究表明，固溶温度升高可以减缓α相产生，但对O相的最终沉淀没有影响。提高固溶温度会增加铁素体的含量，进而使铁素体中的含量增加Cr.Mo减少元素的百分比含量，延迟α相产生时间。另一方面，因为α相位主要在两相界面处形成核心。马氏体相位含量的减少和铁素体位含量的增加导致两相界面的减少α相析出。

影响时效处理

o相可在650~950℃稳定分析。如前文所述，在同一时效温度下，时效时间越长，α分析量越大。随着时效温度的升高，o分析速度变快。当时效温度较低时，先沉淀X相，时效温度升高，Cr,Mo扩散系数增加，x→α转变过程加速，o相分析量增加。研究表明，尽量避免α时效温度不应高于600℃。