雙相不銹鋼中除化學(xué)成分和相比例外,金屬間相的析出也對鋼的性能有顯著影響。雙相不銹鋼中的金屬間相主要有σ相、χ相、R相、α相、π和Fe
3Cr
3Mo
2Si
2相等。這些相都屬脆性相、會影響鋼的耐腐蝕性能,需盡量避免它們的析出。北京福日發(fā)不銹鋼裝飾工程有限公司這里逐一介紹一下:
(1)σ相 雙相不銹鋼中σ相是危害性最大的—種析出相,它硬且脆,可顯著降低鋼在
不銹鋼工程施工中的塑性、韌性;又由于它富鉻,因而在其周圍往往出現(xiàn)貧鉻區(qū)或由于它本身的溶解而使鋼的耐腐蝕性能降低。在Fe-Cr二元系合金中,例如在高鉻鐵素體不銹鋼中,σ相的形成溫度一般低于820℃,且形成速度很慢,約需數(shù)小時,因此,從高溫冷卻,就σ轉(zhuǎn)變而言,并不是一個要考慮的問題,但對雙相不銹鋼就不同了,由于鐵素體相中鉬和鎳的存在,尤其是鉬,擴大了σ相的形成溫度范圍和縮短了形成時間,σ相甚至在高于950℃時存在,而且數(shù)分鐘之內(nèi)即可忻出,因此,為了避免σ相的析出,雙相不銹鋼,尤其是含高鉻、鉬的超級雙相不銹鋼,在固溶處理后要求快冷。
(2)χ相 在雙相不銹鋼中χ相一般在700~900℃溫度范圍內(nèi)首先沿鐵素體晶界及鐵素體-奧氏體相界析出,通常析出的數(shù)量要比σ相少很多;與σ相相比,它在較低的溫度和較窄的溫度范圍內(nèi)存在。χ相同樣對在
不銹鋼工程施工中鋼材料的韌性和耐蝕性能有不良的影響.但因它常與σ相共存,也很難區(qū)分他們的影響,又因它占的比例較少,顯得不如σ相那么重要,但也不容忽視。例如,SAF2507雙相不銹鋼在低于σ相轉(zhuǎn)變溫度處理時,出現(xiàn)孔蝕,這顯然與χ相,而不是與σ相有關(guān)。σ相中含有較高的鉬,還含有鉻,與它同時產(chǎn)生的二次奧氏體必然相對貧鉻和鉬,引起耐腐蝕性能下降。
(3)a'相 早期研究曾發(fā)現(xiàn),鉻含量大于15%Cr的鐵素體不銹鋼在400~500℃溫度范圍內(nèi)長期時效時會產(chǎn)生嚴重脆化,使鋼的硬度顯著提高,這種現(xiàn)象稱之為475℃脆性。雙相不銹鋼也同樣存在在這一現(xiàn)象,不過它僅發(fā)生在鐵素替相內(nèi),F(xiàn)已研究確定,導(dǎo)致475℃脆性的原因a’相有關(guān)。早期研究認為。a'相的產(chǎn)生是由于在520℃以下。σ→a+a'反應(yīng)的結(jié)果,近期多數(shù)研究者認為,鐵素體在一定溫度范圍內(nèi)按照spinodal分解機制發(fā)生兩相分離.形成富鉻和富鐵的業(yè)微觀尺度原子偏聚區(qū),即a'和a相。采用TEM不易觀察到鐵素體基體上的。a'相,因為兩相都具有體心立方晶格結(jié)構(gòu)。彼此共格存在,a'相的晶格常數(shù)為0.2877nm,介于鐵與鉻的晶格常數(shù)(αCr=0.2885nm,αFe=0.2866nm)之間,難于辨別因都Spinodal分解產(chǎn)生的富鉻和富鐵區(qū)。近年,采用一些近代物理的研究方法,如原子探針(AP)、原子探針和場離于顯微鏡(APFIM)、穆斯堡爾譜儀等,以及電化學(xué)動電位再活化法(EPR)對Spinodal分解現(xiàn)象進行了大量的研究,證實了富鉻a'相和富鐵a相的存在。
(4)R相 最早在0Cr21Ni7Mo2Cul(Uranus50)雙相不銹鋼中觀察到R相,它是含高鉬的一種金屬間相,化學(xué)式為Fe
2Mo。在研究00Cr18Ni5Mo3Si2雙相不銹鋼的相變時,也發(fā)現(xiàn)了這種相,它的析出溫度范圍為550~750℃,在550℃10h時效門的金屬薄膜中可觀察到平均長50nm、寬15nn、厚小于5nm的小片狀沉淀相,在鐵素體{110}面上析出,并沿{110}及{110}方向長大,50h后長大成不規(guī)則的顆粒,650℃為析出峰,此時析山量增多,但顆粉長度方向增長不明顯,只是厚度方向加大而變成粒狀。750℃時析出量顯著減少。電子衍射花樣標定α=1.083mn c=1.915nm ,能譜半定量得出此相化學(xué)式為Fe
2-4Cr
1-3MoSi,含高鉬、硅。近年有關(guān)于在超級雙相不銹鋼實驗中觀察到R相的報導(dǎo)。
(5)π相 近年在22Cr-8Ni-3Mo焊縫金屬中。在600℃時效時。發(fā)現(xiàn)有π相,它與R相相同,在鐵素體晶粒內(nèi)析出,含有高鉻和鉬,約含28%Fe、35%Cr、3%Ni和34%Mo,化學(xué)式為Fe
7Mo
13N
4,,也是一種氮化物。
(6)Fe
3Cr
3Mo
2Si
2相 在00Cr18NiMo3Si2雙相不銹鋼中發(fā)現(xiàn)了一種片狀金屬間相——Fe
3Cr
3Mo
2相,它的析出溫度范圍為450~750℃,往往在α/γ相界及α晶界、亞晶界上析出,有時也會以細針狀向晶內(nèi)延生,并且常常也會與在晶界上析出的Fe
2-4Cr
1-3MoSi相共存。600℃為此相的析出峰,700℃顯著減少,750℃以上消失。此金屬間相不易長大,550℃5h時效時,其厚度小于20nm,至650℃50h時效,也僅增厚至50nm左右。