熱處理溫度對超級雙相不銹鋼相組織和微觀硬度的影響

張琦

摘 要：雙相不銹鋼主要應用于制造煉油，化肥，造紙，石油，化工等需要實現耐海水和耐高溫的器件。所以要求雙相不銹鋼擁有良好的硬度和抗腐蝕性。所以，制造了結合奧氏體和鐵素體優點的雙相不銹鋼。這樣提高了自身的柔韌性和可塑性。同時具有強度高和抗腐蝕性強的優點。因為雙相不銹鋼具有奧氏體和鐵素體兩種相，通過研究發現，改變鍛造的溫度可以改變者兩種相的比例，進而提高雙相不銹鋼的抗腐蝕性和力學特點。因此，本文對不同溫度可以對超級雙相不銹鋼的組織和微觀硬度造成的影響進行研究。

關鍵詞：超級雙相不銹鋼;熱處理;微觀硬度

引言：目前我國使用的雙相不銹鋼主要依賴于進口，中國還沒有辦法進行大批量的生產，為了打破雙相不銹鋼研發公司荷蘭斯密卡邦公司和瑞典山特維克公司對雙相不銹鋼的壟斷。所以本文對那個溫度可以提高雙相不銹鋼的硬度做一定的研究，為批量生產雙相不銹鋼做一定的理論支撐。

1 實驗及方法

1.1實驗方法：用標準的基爾試塊來鍛造實驗錠，用堿酚醛試紙進行砂型澆灌。從試錠上切取16件試塊，尺寸為25mm×25mm×25mm。其中2件直接觀察鑄造狀態下的微觀組織。剩下的14塊在馬弗爐中進行加熱處理。在1120℃-1240℃的溫度范圍內，每隔20mm取兩件試塊進行熱處理，在保溫兩個小時后快速的放入冷水中進行冷卻處理。在冷卻時候，對熱處理的14塊試塊進行加工，成為20mm×20mm×20mm的金相試塊.在16塊試塊進行機械拋光之后，放入有10%KOH的溶液中，進行60s的電解腐蝕，使用45V的電壓，3mA的電流。然后在顯微鏡下去觀察14塊試塊的組織。

2 結果及討論

2.1結果

（1）鑄態金相組織

在顯微鏡下，鑄態金相組織以方塊狀為主，在深色的鐵素體上相連接，形成顏色一樣的柱狀晶體。并且，柱狀晶體較為粗大，在鐵素體上分布較滿。同時，白色的奧氏體沒有固定的形狀，呈不規則狀分布。結晶的邊界較為尖銳，由很強的形狀感。

（2）熱處理時溫度對微觀組織的影響

依照實驗，分別選取了1120℃、1140℃、1160℃、1180℃、1200℃、1220℃、1240℃.將1120℃作為起始溫度，用這7種溫度進行熱處理時溫度對微觀組織的影響的實驗。這7種溫度對試塊產生了不同的影響，顯微鏡下的奧氏體和鐵素體的形狀與分布。

根據顯示經過高溫處理后，奧氏體晶體變得破碎，沒有了枝晶軸，結晶的邊界變得圓潤，沒有了棱角。在鐵素體上分布的較為分散。沒有固定的形狀。

根據顯示，在溫度增加后，奧氏體逐漸變得更加破碎，沒有固定的形狀，但是，逐漸向長枝體的形狀靠近。有些奧氏體相聚較為靠近。結晶邊界相對于比較圓潤。

可知，在溫度繼續增加20℃之后，奧氏體變得更加細碎，大多數的奧氏體變為長枝體，還有一些小的，圓潤的奧氏體分布在長枝體周圍，長枝體的奧氏體有明顯的結晶邊界。

可知，奧氏體在鐵素體基體上的分布更加沒有規律，長枝體較多。并且奧氏體的含量較前四個溫度少了很多。鐵素體的含量逐漸增多。

奧氏體由中間將四周擴散，奧氏體的形狀更加的沒有規律，奧氏體晶體邊緣不規整，沒有棱角。

在溫度增加了20℃之后，奧氏體的形狀和分布與前五個溫度有了巨大的區別。奧氏體開始由長條狀為主轉變為以不規則狀為主。形狀沒有規律可言。單個奧氏體的體積開始變大。深色的鐵素體的分布變大，更加明顯。

根據顯示，在最后一個溫度下，奧氏體大部分變為橢圓形，由少數的長條狀不規則體。每個奧氏體之間的間距變得更大，并且，奧氏體的整體體積開始變小，被鐵素體占據。同時奧氏體的分布更加不規律。結晶的邊緣相較之前溫度的邊緣更加圓潤，沒有棱角。

由以上的實驗可知，雙相不銹鋼組織在經過熱處理之后，鑄態狀態下的奧氏體結晶逐漸變得沒有明確組織，沒有固定形狀，結晶的邊界變得沒有棱角。經過逐漸遞加的溫度對試塊的處理，可以得出結論，當溫度的升高時，鐵素體的體積分數也在增加。

實驗結果證明，當溫度在1120℃-1240℃的范圍內，雙相不銹鋼中的鐵素體的占比隨著溫度的升高而增加。在1240℃時，鐵素體的含量將近60.0%，而在1120℃時，鐵素體只有43%。少了17.00%。我們可以得知，當溫度不斷的升高時，奧氏體的枝晶逐漸由枝狀晶體變得沒有固定形狀。但是奧氏體在鐵素體上的分布的更加均勻。同樣，硬度在1120℃-1180℃的范圍內時，雙相不銹鋼的硬度增長的幅度較大，但是在超過1180℃時，硬度的增長幅度就在逐漸變緩。

2討論

雙相不銹鋼相的比例與雙相不銹鋼的力學性能和抗應力腐蝕性能有密切的聯系。人們一般認為。當雙相不銹鋼中兩個相的含量基本相等時，雙相不銹鋼具有最好的性能。當化學成分一定時，在熱處理時，溫度的高低就決定了產品的最終的兩相的比例。因此，將實驗的參數帶入公式進行計算，就可以實現對ASTM A790 S32906雙相不銹鋼鐵素體含量的預測。這對今后產品的鋼的成分的調整和熱處理的溫度的選擇具有實際意義。根據實驗結果進行計算，得到了在1120℃-1240℃的范圍之內的鐵素體含量，如表一所示。

通過計算結果可以看出，鐵素體的含量隨著固溶溫度的升高而增加，并且，增加的幅度明顯。

3 結論

（1）通過熱固溶處理，可以對S32906超超級雙相不銹鋼在鑄態下顯示的粗大的奧氏體的枝晶進行處理。讓奧氏體的枝晶在鐵素體上分布的更加均勻，使結晶邊界變得沒有規則。

（2）在1120℃-1240℃的實驗溫度范圍之內，鐵素體的含量隨著溫度的不斷升高而增加，鐵素體的體積分數由鑄態的44%上升到了60%。鐵素體的上升速度明顯。在實驗的溫度范圍內，鐵素體的含量增幅顯著。

（3）當固溶的溫度在1140℃時，鐵素體和奧氏體兩個相的比例各占50%。所以，根據實驗結果表明，在處理S32906超超級雙相不銹鋼時，1130℃-1150℃是最好的鑄造雙相不銹鋼的溫度。

（4）實驗證明，隨著溫度的升高，S32906超超級雙相不銹鋼的硬度值也在不斷增加，當熱處理時將溫度控制在1120℃-1180℃時，雙相不銹鋼的硬度的增幅較大。當固溶時的溫度不斷升高時，硬度的增幅變小，幾乎不再增加。

（5）此實驗旨在研究熱處理時的溫度變化對雙相不銹鋼的相的組織和硬度的影響。為我國破除美國對雙相不銹鋼的壟斷做一定的貢獻。

參考文獻：

[1]張如金，耿方峰，劉仲禮，武明 熱處理溫度對雙相不銹鋼相組織和微觀硬度的影響;煙臺大學核裝備與核工程學院，2019