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合金元素对双相不锈钢的组织和性能的影响
发布者: 发布时间:2020/3/14 阅读:40

 双相不锈钢中含有的主要的合金元素有镍、氮、铬、钼、钨、铜等,他们对双相不锈钢的组织和性能有重要的影响。

 

一、镍的作用

   镍是强烈形成奥氏体和扩大γ区的元素,研究表明,镍在双相不锈钢还能促进s相的形成,增加刚的脆化敏感性,并使催化敏感温度向高温移动;能降低双相不锈钢马氏体转变温度,从而改善钢的冷加工变形性能;当钢中含镍量约5%时,钢的屈服强度最高,含镍量为10%时,抗拉强度最高;当含铬量为22%、含镍量在4%~6%时双相不锈钢具有最好的抗点蚀性能,镍还能提高双相不锈钢的耐硫酸、磷酸的性能。
 


二、氮的作用

  氮和镍一样,是强烈形成奥氏体并扩大奥氏体区的元素,其作用远大于镍。如含30%Cr的高铬铁素体钢中以Cr:N =75:1的比例加人氮,可获得纯奥氏体组织,更重要的是它能阻止奥氏体向铁素体转变。高温下氮稳定奥氏体的作用比镍大,氮的加人提高了钢中奥氏体的数量,使钢中双相组织更加稳定。在正常温度固溶处理(1020~1100℃保温、水冷)后的组织中,奥氏体50%~60%,铁素体50%~40 %,即使焊接后铁素体也不会超过60%,甚至经1300℃固溶处理后,奥氏体仍有30%,这是该钢种最重要的特点之一。因为单相铁素体组织的出现会使双相不锈钢的一些优良的性能全部丧失,因而要尽可能避免这种情况发生,而氮在这方面的作用是不可忽视的。同时氮的加人能细化晶粒,提高强度,显著提高钢的耐点蚀性能。

  氮形成和稳定奥氏体及扩大,区并使钢固溶强化的作用与碳相似,但氮在钢中不仅不像碳那样对钢的耐蚀性有害,且在一些介质中常常产生有益的影响,可显著推迟高温下(如焊接时)单相铁素体的出现和有害金属相的析出。氮固溶于奥氏体中,提高钢中γ相的耐蚀性。氮原子能消耗H,减缓微区PH值的下降,起到了缓蚀作用。由于氮提高了钢的耐点蚀性,可防止以点蚀为起源的应力腐蚀的发生,改善了表面膜的钝化能力,使裂纹不易形成。

 

三、铬的作用及影响

 铬在双相不锈钢中的作用除了强烈形成、稳定α区和缩小γ区外,有显著降低钢的马氏体转变温度的作用。随着铬含量的增加,α+γ双相不锈钢的耐蚀性提高,铬对提高双相不锈钢的耐点蚀性是非常有效的元素;同时随着铬含量的增加,还能加速α′和σ相等金属间相的析出,使钢的脆性倾向增大。铬的加人使铁基固溶体的电极电位得到提高,还能吸收铁电子使铁钝化,在氧化介质作用下形成富铬的氧化膜,从而提高耐蚀性能。

 

四、钼的影响

 钼是强烈形成铁素体相并缩小奥氏体区的元素,在α+γ双相不锈钢中,有利于α相的形成,对σ相、χ相的析出有很大的促进作用,使σ(χ)相的析出速度加快,析出温度范围加宽,析出温度上移,增大钢的脆性倾向和缺口敏感性。但钥能显著提高双相不锈钢的耐点蚀性能,钥的耐蚀性能只有当钢中有足够的铬时才能显示出来,且随含铬量的增加,钼的有效作用增大。一般认为钼的作用主要是促进钢中铬在表面膜的富集,从而提高耐蚀性。钼可提高钢在还原介质中的热力学稳定性,Mo在介质作用下形成钼酸盐(MoO42-),产生缓蚀作用。钼可增加不锈钢的钝化作用,有利于耐蚀性的改善。

 

五、钨的作用

 钨是铁素体形成元素,其作用与钼相似,但也有不同之处。含25%Cr的双相不锈钢经中温时效后,与钼相比,钨能延缓脆性相的析出,降低钢的脆化倾向,但是若钨的含量较高时(4%W),同样会因Laves相的析出而引起双相不锈钢的脆化。

 

六、铜的作用

   关于铜在双相不锈钢中的作用是有争议的。1%以下的铜对于提高双相不锈钢在3%NaCl溶液中的点蚀抗力是有效的,再高时效果不显著,但是更高的铜对双相不锈钢在较低pH值的环境中,如站污的海水,酸性油井以及会产生磨损腐蚀的高流速介质条件下的耐蚀性能是有利的。一般对于双相不锈钢锻件,铜含量最高不宜超过2%,而对铸件则不超过3%,这主要是从双相不锈钢的热塑性和可焊性来考虑的。

 
 

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