2205双相不锈钢在不同热处理状态下的析出相变化

2205双相不锈钢在不同热处理状态下的析出相变化

【摘要】在300℃-1100℃的影响区域中，因为焊接过程和热处理的不同，双相不锈钢会析出σ相和x相等金属间相，同时还有M23C6和Cr2N等析出相。温度范围和冷却速度对这种析出范围造成了影响，同时合金元素含量也受到影响。

【关键词】2205双相不锈钢热处理析出相

和奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢在抗氯化物方面具有很强的优势，因此被广泛应用在化工和石油领域中。但是，在双相不锈钢中含有合金成分较高的Mo和Cr，一旦在使用和制造中处理不恰当，就会有氯化物和金属间化合物析出，对机械的耐腐腐蚀性产生很大影响，比如σ相和x相等会让金属变得脆弱又坚硬，金属因此会变得脆化，钢的韧性和腐蚀性会降低。材料的力学性能对析出相也会产生影响，比如疲劳性能和高温蠕变等。研究不同热状态下的双相不锈钢的相转变过程，对双相不锈钢的性能改善具有非常好的作用，同时对热处理制度具有非常好的指导作用。

1实验方法

1.1热处理制度和实验材料

在本次实验中所选择的2205双相不锈钢的成分如下表1

所示，在1050℃下固溶处理所有的实验试样，1号样品是直接固溶处理后的试样，2-7?是在850℃样品的时效45分，2小时、4小时、6小时、10小时和24小时后的试样；8-12

号是750℃时样品的时效1小时、2小时、5小时，7小时和24小时的试样。

1.2试剂和仪器

美国的273A/10A电化学综合分析仪；英国的Mastersize2000激光粒度仪；美国的IRIS Intrepid 电感耦合离子发射光谱仪；日本的RINT2500/PC X射线衍射能谱议。

1.3实验过程

制备试样：物理化学相分析，先将试样精车成为Φ10毫米*100毫米的圆棒，如果要绘制极化曲线，切割试样为Φ10毫米*1毫米的薄片，然后将其磨成镜面；分析金相和扫描电镜时，需要将试样制作成为10毫米*10毫米*5毫米的小块，待观察面可以磨为镜面，使用40克/升的苦味酸乙醇溶液腐蚀后再进行分析。

提取和测定析出相：参比电极选择的是带盐桥的氯化钾饱和甘汞电极，电极选择的是铂丝，工作电极是圆棒状的试样，然后将其连接到仪器的对应导线上。固定好电极后，在冷阱中将整套装置放入然后进行电流电解。在装有乙醇的烧杯中加入电解结束后的试样棒，然后用亲油滤膜将其抽成真空，进行过滤，用乙醇将其洗干净，然后放在真空中干燥。

用X-射线衍射仪分析其结构，氮分析可以用氧氮分析仪做，成本分析可以用化学湿法分析来进行。

2结果和讨论

2.1微观观察析出相形貌和不同时效下析出相的百分含量

在晶间和晶内没有进行时效处理的试样不会有析出相

存在，时效刚开始时析出相存在于晶界间，随着时间的延长和时效温度的升高，铁素体在转变为奥氏体的过程中会在其内部生成析出相。在奥氏体和铁素质中有着不同含量的合金元素，钼和铬富集在铁素体中，这利于铁素体相中形核这两种元素。另外，因为铁素体中没有很高的晶格原子密度，合金元素在铁素体中的扩散速度要远远高于在奥氏体中的扩

散速度，所以，会在铁素体相中发生组织转变，在奥氏体中并没有发生变化。

从图2中得出，在一致的电解情况下，样品在不同时效条件下没有太大的电解量变化。在需要考察的时效时间内，随着时间的增长析出相的百分含量出现了明显的上升趋势。在相同的电解条件下，试样棒如果没有经过时效处理，在电解后其失重是0.705克，这和时效后的试样没有很大的差别，电解残渣几乎没有留下。所以，试样的析出相是热处理之后生成的，750℃要比850℃慢，时效条件相同的情况下，越长的时效时间对应着越高的析出相质量分数。

2.2析出相在不同热状态下的变化情况

选取550℃时效24小时、650℃时效2小时和24小时的电解提取残渣，由此制成XRD图谱，如下图3显示试样的析出相没有很多的种类，同时有着不完整的晶形，有的相还处于不稳定状态，析出相通过电解残渣可以得出，它占了很小的电解失重比重。从图3中可以看出，结果主要是碳化物，也有金属间化合物和氮化物生成，在600℃以上氮化物和σ、x有着较快的二次相析出，需要在焊接过程中加以注意。

3结论

在本文中用实验的方式对不同热处理状态下双相不锈

钢的析出相种类、含量等进行了揭示。立方晶的x相富含Mo金属间化合物相，它是双向不锈钢在700℃-900℃范围内较σ相先生成，x相是亚稳态的。如果将其时效时间延长，它的量会逐渐减少，σ相从无到有并且逐步增多。2205双相不锈钢的析出相一般在晶界分布，随着时间的增长和温度的升高，在由奥氏体转变为铁素体的过程中，特素体内部也会生成金属间相，早600-800℃时生成以Cr2N为主的氮化物。

参考文献：

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