2205双相不锈钢中σ相的析出及其对组织性能的影响

摘要

热处理温度和时间以及热加工工艺对2205双相不锈钢的组织及性能的影响极为显著。例如，在焊接的过程中双相不锈钢焊缝区域的两相平衡很容易被破坏，并且会析出碳化物、氮化物以及σ相等，导致焊缝区域的综合力学性能和耐蚀性能降低，其中σ相对综合性能的影响最为严重。因此，完全有必要研究2205双相不锈钢中σ相的析出规律及其对组织和性能的影响，以为双相不锈钢的热加工和热处理工艺的制定和优化提供依据。
　　本文通过对2205双相不锈钢进行不同温度的固溶处理以及不同温度和时间的时效处理，研究了固溶处理温度对2205双相不锈钢组织和性能的影响，分析了固溶处理后2205双相不锈钢在不同时效工艺（时效温度和时效时间）下钢中σ相的析出行为，探讨了σ相对材料力学性能和耐蚀性能的影响。主要研究结果如下:
　　1.对材料进行不同温度的固溶处理后发现，在热轧态的2205双相不锈钢的显微组织中，奥氏体的含量只有45％，而当经过不同温度的固溶处理后，材料的显微组织中奥氏体的含量都可达50％以上。当固溶温度上升到1150℃时，材料显微组织中铁素体晶粒会发生严重长大的现象，导致抗拉强度、冲击韧性以及塑性下降。
　　2.对2205双相不锈钢在不同温度下进行时效后发现，当时效温度在750℃～900℃时，σ相析出的孕育期都在30 min以内，且850℃时σ相析出孕育期最短。时效温度越高，σ相的长大速度越快。随时效时间的增长，σ相析出逐渐增多并发生长大，900℃时效120 min后，σ相的析出量达到饱和。
　　3.本研究中，σ相的析出存在两种不同的机制:一种是在铁素体-奥氏体相界上先以层状共析反应的方式析出碳化物M23C6和二次奥氏体，然后在二次奥氏体和铁素体的界面析出σ相;另一种机制则是铁素体直接以共析反应的方式转变成二次奥氏体和σ相。
　　4.σ相的析出对2205双相不锈钢的屈服强度影响不大，对抗拉强度有微弱的提高，但是会严重降低材料的冲击韧性和塑性。动电位极化曲线测试结果表明，σ相的析出会使材料的自腐蚀电位负向移动，使材料的自腐蚀电流增大，降低2205双相不锈钢的耐蚀性能。
　　5.2205双相不锈钢经时效处理后，Cr和Mo在不同相中发生不同程度的偏聚:σ相中富集大量的Cr和Mo，而二次奥氏体相比于奥氏体而言会贫乏Cr和Mo。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 双相不锈钢简介

1．1．1 双相不锈钢的分类及牌号

1．1．2 双相不锈钢的发展历史

1．1．3 双相不锈钢中的合金元素

1．1．4 双相不锈钢的应用

1．2 双相不锈钢的力学性能

1．2．1 双相不锈钢力学性能特点及其强化机制

1．2．2 双相不锈钢力学性能的影响因素

1．3 双相不锈钢的耐蚀性能

1．3．1 腐蚀的分类

1．3．2 点蚀

1．3．3 应力腐蚀

1．4 双相不锈钢的组织转变

1．4．1 简介

1．4．2 双相不锈钢中的组织转变

1．5 双相不锈钢中的析出相

1．5．1 双相不锈钢中析出相简介

1．5．2 双相不锈钢中的σ相

1．6 本文的研究背景及意义

第2章 实验方法

2．1 实验材料

2．2 实验方法

2．2．1 热处理实验

2．2．2 显微组织观察

2．2．3 XRD物相分析

2．2．4 力学性能实验

2．2．5 动电位极化曲线测试

第3章 固溶温度对DSS组织及性能的影响

3．1 固溶温度对DSS组织的影响

3．2 固溶温度对DSS力学性能的影响

3．3 本章小结

第4章 时效温度对DSS组织及性能的影响

4．1 时效温度对σ相析出的影响

4．2 时效温度对DSS力学性能的影响

4．3 时效温度对DSS耐蚀性能的影响

4．4 本章小结

第5章 时效时间对DSS组织及性能的影响

5．1 时效时间对σ相析出的影响

5．2 时效时间对DSS力学性能的影响

5．3 时效时间对2205双相不锈钢耐蚀性能的影响

5．4 本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢