铁素体――奥氏体双相不锈钢是一种良好耐腐蚀高强度结构材料,内生产应用日益广泛。自从935年法国Hochomann取得a-7双相不锈钢专利以来,它的脆性问题一直困扰着其生产应用的发展,在美国RC-Cibson提出超低碳双相不锈钢能显著改善钢的热加工之前,双相不锈钢主要限于用作铸钢件。二十世纪六十年代由于A0D、V0D等炉外精炼技术的开发应用,使得超低碳不锈钢的生产变得轻而易举,故而也促进了超低碳双相不锈钢的研制开发。但无言,仍万变不离其宗――具有铁素不锈钢和奥氏体不锈钢的脆性,因而往往在生产应用过程中,由于对双相不锈钢脆性特性认识不足,会遇到开裂脆断等不少麻烦。本文仅就有利双相不锈钢的广泛生产和应用,并借此合理制订生产制造工艺。
双相不锈钢由于在热处理特性方面兼有a相和7相的特点,因此在加工生产和使用过程中很容易析出第三相,从而使钢变脆,加工性能变坏。例如00025iNil6Mo3N含有较篼的Cr和Mo,所以在900T左右极易析出a相,同时也形成475X脆性。
脆性双相不锈钢焊丝生产过程中,为疏松热轧盘条的氧化铁皮,若按通常奥氏体不锈钢的碱洗工艺(450 -550T保温60分钟后水冷),则在然后的钢丝冷拔过程中钢丝便会纷纷断裂,这便是475脆性在作怪,因为喊洗的碱浴温度恰好处在475脆性形成范围之内。
高铬双相不锈钢的475t脆性已有许多研究。一般认为475脆性相是由富铬的W相沉淀引起的,a'相为体心立方结构,晶格常数为2.787A,同基体a相的晶格常数相差甚微,以至在通常的光学显微镜下是较难观察到的,它的形成温度范围为350-脆性相双相不锈钢在热加工过程中,温度控制不当,便易于产生开裂现象。
还是00Cr25Ni6Mo3N钢锭在锻造(或水压机开坯)过程中,若加工温度低于950丈甚至900尤左右,极易产生角裂或裂边,严重时会导致整支钢锭报废。此乃由于钢在加热或冷却过程中于850-950T时稍长时间停留,易析出a相,增加钢的脆性,因而在锻压过程中易于产生裂纹缺陷。
作为结构材料,特别是双相钢无缝钢管往往需要弯管,特别是热弯管及热校,为了避免产生脆性,必需调整加热温度,如果按照常规工艺,一则因双相不锈钢强度篼,不易弯管。更主要是在900左右加热易于析出a相,使钢管经受不住高压试验,易于脆断。
某磷肥厂曾用双相不锈钢――碳钢复合管制作废热锅炉的冷却管组,在历时三个月的烘炉过程中,由于操作不当,致使炉温长期处于900弋左右,且数次断水,致使双相不锈钢管复合层开裂,经X光分析,在断口处存在有5%(总体积)<7相,由于a存在,引起晶界的脆化,造成沿晶断裂。金相检验断裂试样,在晶界也见有相析出。
双相是一种具有四方结构,且富铬富钼的硬而脆的金属间化合物。有报导含钼的奥氏体不锈钢(316)在540- 1000弋加热,在晶界能产生a相,所以在铁素体不锈钢、含钼奥氏体不锈钢都易于形成相,对高铬高钼的双相不锈钢以及一般a-7双相不锈钢都易于形成a相,而且形成速度要比奥氏体不锈钢还要快些。所以国内一些研制双相不锈钢的论文都提到双相锈钢在加热及冷却过程中于850-950时稍长时间停留,便易产生<7相,有也指出,对双相不锈钢在800-9001:(1470F-1650F)在5分钟内即可析出<相,对25%Cr双相不锈钢有但到lOOOTa相可基本溶解。并指出在850T:时即有a相发生。
对策上面已涉及脆性问题是双相不锈钢生产和应用经常遇到的头痛问题。在工艺操作稍不注意,便易于形成裂边,断裂等脆性事故,为此双相不锈钢在生产和应用过程中必须制订出严格工艺规范和操作要点。根据双相不锈钢的脆性特点,即在350-525丈范围内的475脆性和700 -975范围内的a相析出都会导致双相不锈钢产生脆性,针对这些脆性特征,提出如下对策:热压力加工的生产工艺说明,在双相不锈钢中C相的析出,对钢的塑性不利。因此控制生产过程中终锻(轧)温度及冷却速度,可控制钢中a相的析出,有利于钢的再加工。有提出双相不锈钢(00Cr25Ni6Mo3CuWN)热加工工艺原则,即:应避开850 -950T的再加工和停留;尽可能控制锻(轧)终了温度为980-lOOOT;穿孔终了温度应为980-1020.(如热弯管等),加工温度应不低1000.冷加工(如冷拉丝坯的碱洗)应避开475的脆性形成范围(350-5250.钢管拉拔及丝坯应不小于1050T.严格限制双相不锈钢的使用温度范围。