σ相对S32205双相不锈钢力学性能和耐蚀性的影响

通过JMatPro软件模拟计算和试验结合的方式研究了S32205双相不锈钢中σ相的析出行为及对其力学性能和耐蚀性的影响。结果表明:通过JMatPro软件模拟计算得到的S32205双相不锈钢σ相析出鼻尖温度为875℃。当S32205双相不锈钢在875℃保温0~90 min,σ相含量快速增加,当保温时间增加至90~120 min时,σ相含量缓慢上升,而当保温时间为120~240 min时σ相含量达到饱和,最大为6.1%,与模拟计算结果基本符合。随着保温时间逐渐增加,S32205双相不锈钢的屈服强度、抗拉强度及显微硬度先快速增加后逐渐保持稳定,而伸长率呈下降趋势,强度和硬度与σ相体积含量成正比关系,σ相强化机理由Orowan强化机制转变为σ相的高弹性应变能强化机制。不同σ含量的S32205双相不锈钢的电化学试验结果表明随着σ相的含量逐渐增多,基体越容易贫Cr, S32205双相不锈钢越容易产生腐蚀,耐蚀性逐渐降低。

时效处理对S31803双相不锈钢σ相析出及性能的影响

通过JMatPro软件计算S31803双相不锈钢σ相析出温度,结合不同时效温度下的σ相析出规律,研究σ相对S31803双相不锈钢硬度及耐蚀性的影响。结果表明,当时效温度为850℃时,S31803双相不锈钢中σ相析出速度最快且析出量最多。通过微观组织观察发现σ相在α/γ,γ/γ界面析出,其含量随时效时间增加而增加。当时效时间增至150 min时,σ相析出量增加至约5.8%。此外,大量α相分解,γ相含量也有所增加。σ相的析出提高了S31803双相不锈钢的硬度,其增长趋势与σ相析出规律相似,在850℃时效150 min的试样含σ相最多,硬度最高。另外,σ相的增加导致S31803双相不锈钢钝化膜的保护能力降低,耐蚀性下降,但是σ相的存在并不会对其腐蚀机制产生显著影响。

冷却速率对2507超级双相不锈钢σ相析出的影响

采用Gleeble 3500-GTC对Φ10 mm 2507超级双相不锈钢(/%:0.017C,6.22Ni,25.73Cr,3.39Mo,0.27N)进行1340℃至室温以冷速1~500℃/min连续冷却实验,并通过EPMA(电子探针)、EBSD(电子背散射衍射)和热力学计算分析冷却速率对超级双相不锈钢σ相析出的影响。结果表明:2507超级双相不锈钢在1℃/min的冷却速率下,组织中存在σ相,σ相的面积百分比为2.67%。当冷却速率≥10℃/min,组织只有奥氏体和铁素体两相组成。热力学计算结果表明,冷却速率越小,σ相析出越容易。

超级双相不锈钢σ相析出及对组织性能的影响

利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、纳米力学探针、常温拉伸等方法,研究了S32750超级双相不锈钢中σ相的析出规律及其对组织性能的影响。结果表明,σ相优先析出于奥氏体晶粒边界处、铁素体含量稀少之处,其析出量随固溶温度的升高而呈现出先增大后减小的趋势,在900℃时,析出量达到最大。材料的硬度与变形抗力会随着σ相析出量的增多而增大;σ相析出时引起的体积膨胀会引起奥氏体边部的硬度与杨氏模量增大;σ相析出也容易造成材料中微裂纹的形成。S32750双相不锈钢应在1020℃到1080℃温度范围内进行固溶,以获得较好的冷加工性能。

双相不锈钢中σ相的形成特点及其对性能的影响

详细总结了双相不锈钢中σ相析出的研究结果,内容包括:①σ相的析出机制、动力学特征;②化学成分、热加工工艺对σ相析出动力学的影响;③σ相的析出对力学性能和工艺性能的影响。同时指出了目前存在的问题和进一步的研究方向。

高温时效对2205双相不锈钢中σ相析出行为的影响

对2205双相不锈钢进行了750、800、850、900和950℃分别保温0.5、1、2h的时效处理,采用定量金相、SEM和EDS、化学萃取、XRD和电子背散射衍射(EBSD)等方法研究了2205双相不锈钢中σ相析出与时效时间、温度的变化规律。结果表明:2205双相不锈钢经不同时效工艺处理后的组织主要由奥氏体、铁素体、σ相组成,σ相一般在γ/α相界处或铁素体内析出;在相同时效温度下,随着时间的延长,σ相的析出量明显增多,而在850℃进行时效处理会使钢中σ相的析出量达到最高值。此外,采用EBSD方法有望对2205双相不锈钢中的σ相进行准确的定量分析。

核电管道不锈钢中σ相的退火消除及脆性恢复

在获得σ相析出显著恶化核电主管道铸造奥氏体不锈钢Z3CN20.09M冲击韧性的基础上,采用等温退火、光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）等研究了消除σ相的热处理工艺及机理。结果表明：850-1000℃等温退火一定时间,σ相可完全消除,此温度范围内发生σ→α转变,但退火温度越低,所需时间越长,反之越短。这是因为温度低,合金元素扩散速率低,相转变缓慢;而温度升高,合金元素扩散速率加快且相转变驱动力提高,σ相转变速率增加,转变时间缩短。综合考虑,950℃等温退火0.5h为最佳热处理工艺参数。经此工艺处理后,时效（含σ相）试样的力学性能得到完全恢复,σ相的脆化影响消除。

双相不锈钢高温时效σ相析出行为研究进展

双相不锈钢高温热加工过程中,σ脆性相的快速析出将损害其力学性能和耐腐蚀性能。采取合适的热加工工艺抑制σ相的快速析出具有重要意义。简要综述了高温时效双相不锈钢析出相的特点,高温时效过程中σ相的析出机理、σ相析出动力学、σ相析出影响因素以及σ相析出对材料力学性能和耐腐蚀性能的影响。化学成分、铁素体晶粒尺寸和体积分数,以及相应的热处理工艺等将影响高温条件下铁素体向σ相的分解。升高固溶温度,能在一定程度抑制高温时效过程中σ相的析出。

铸造工艺对K424合金中σ相析出的影响

研究了常规铸造工艺和细晶铸造工艺对K424合金中σ相析出的影响.结果表明:用常规铸造工艺铸造的K424合金,晶粒较粗大,显微偏析严重,经850 ℃×50～300 h的时效后均不同程度地析出了σ相.浇注温度越高,晶粒越粗大,析出σ相需要的时效时间越短;而采用细晶铸造工艺的K424合金,晶粒细小,经850 ℃×300 h的时效后没有析出σ相.由此可见,细晶铸造工艺是防止K424合金析出σ相的一种有效的工艺.

2205双相不锈钢中σ相的析出行为

对固溶处理后的双相不锈钢2205进行了不同温度下（750～950℃）的等温时效处理，利用OM观测不同时效条件下析出相的形貌特征，重点观测了800℃下。相的析出过程，并通过EDS，XRD，TEM和电子探针等检测手段对800℃，240min时效处理后试样的内部组织进行了研究，揭示了σ相的析出特征及机理．结果表明：σ相是一种Fe—Cr—Mo金属间化合物，属于四方结构；时效过程中，σ相通过δ铁素体→γ2＋σ反应生成，台金元素Mo的扩散是其形成的主要影响因素；保温240min后，时效温度为800℃时σ相析出量最大，相同时间条件下时效温度为950℃时，σ相析出量明显降低．

2205双相不锈钢高温下σ相析出的原位观察

利用共焦激光扫描显微镜(CSLM)原位观察了2205双相不锈钢850、900、950℃保温1 h时效处理过程中σ相的析出行为。结合扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和透射电镜(TEM)的分析结果可以认为,经过时效处理后,2205双相不锈钢中主要析出相类型为σ相,通常在铁素体晶内与晶界析出。实验结果还显示,由于α/γ晶界位置的减少以及Cr、Mo等合金元素的匮乏,致使2205双相不锈钢中σ相的析出时间随着时效温度的增加而延长,其析出量则呈现出减小的趋势;但在相同时效温度条件下,σ相析出量随时效时间的延长而增多。

双相不锈钢中σ相的析出及其数学模型

论述了固溶处理和时效处理对双相不锈钢中σ相析出规律的影响,并推荐了典型双相不锈钢2205和2507牌号优化的热处理工艺制度;根据σ相的形成特点,简要介绍了关于σ相析出数学模型建立的基本理论和步骤;并对国内外该技术的发展状况做了综合性的评述。

σ相对双相不锈钢低温超塑性的影响

重点研究了σ相对双相不锈钢低温超塑性的影响。针对σ相的转变特点 ,用 (96 0 ) -85 0℃的研究方法 ,探讨分析了σ相在双相不锈钢低温超塑性变形过程中的作用。实验研究表明 :双相不锈钢在低温超塑性变形过程中 ,σ相的比例明显增大 ,并且随着超塑性变形过程的不断进行而发生晶界滑移。σ相在超塑性变形过程中的作用表现为晶粒细化和内应力脆化的综合结果 ;

铁素体-奥氏体双相不锈钢中σ相对高温力学性能的影响

研究了铁素体(F)-奥氏体(A)双相不锈钢在600—1100℃范围内的力学性能,其韧性-温度曲线在800-900℃之间有一极小值。阐述了σ相析出动力学及其对材料力学性能的影响,σ相严重损害合金塑性,其影响程度随σ相含量的增加而增高,并与试验温度有极大的关系,1000℃时σ相对拉伸性能影响消失。

Cr-Ni奥氏体不锈耐热钢中碳化物、σ相变热力学和转变动力学探讨

从相变热力学和转变动力学出发 ,研究了Cr Ni奥氏体不锈耐热钢中碳化物和σ相的析出过程、相变机制及转变速率 。

700℃服役8万h后析出大量σ相AISI 321不锈钢的再利用

以在700℃服役8万h后因组织中析出了大量σ相而报废的AISI 321不锈钢为对象,对其进行不同工艺的固溶处理,研究了固溶处理前后的组织和高温力学性能,并重点关注了固溶处理后组织和高温力学性能的恢复情况。结果表明:固溶处理可以使σ相溶解消失;在1 050℃固溶处理2h后,报废不锈钢的组织和高温力学性能得到很好的恢复,并符合行业标准规定的性能要求,该处理工艺为报废AISI 321不锈钢组织和性能恢复的最佳工艺。

时效处理对σ相强化奥氏体不锈钢腐蚀磨损特性的影响

研究了时效处理对σ相强化奥氏体不锈钢组织和腐蚀磨损特性的影响。试验结果表明,时效处理可使奥氏体中析出大量细小、相互交错的高硬度σ相,强化奥氏体基体,显著提高不锈钢的耐磨性。而σ相与奥氏体的电位差小,对不锈钢的耐蚀性影响不大,因此,时效处理σ相强化奥氏体钢具有良好的抗腐蚀磨损能力。在湿法炼锌锌浸出料浆中,时效处理σ相强化奥氏体不锈钢的抗腐蚀磨损能力显著优于奥氏体-铁素体双相不锈钢和17-4PH沉淀硬化马氏体不锈钢。

双相耐热铸钢的σ相析出行为和脆化

采用金相、X射线衍射和电子探针等分析方法研究了3Cr28Ni8Si3双相耐热铸钢的σ相析出行为及其对冲击韧性的影响。

σ相及相比例对2205双相不锈钢焊接接头性能的影响

对2205双相不锈钢焊接接头在850℃、保温30 min的热处理过程进行了热处理前后的组织金相观察、铁素体体积分数测定、力学性能及耐蚀性试验等研究。结果表明,热处理后的试样,由于σ相的析出及相比例的变化,使得接头耐蚀性降低、硬度升高、冲击韧性和抗拉强度也都有所下降,其中冲击韧性的下降更为明显。

电站锅炉奥氏体耐热钢管接头中的σ相

综述了电站锅炉奥氏体耐热钢管接头中的σ相。结果表明,高温时效后的奥氏体钢接头中析出了形态各异的σ相。σ相的形成条件,一是成分因素,二是温度因素。在σ相形成影响因素中,化学成分的影响十分关键且较为复杂;σ相析出数量随时效温度和时间的增大而增多;热输入过高具有促进σ相析出趋势。试样经历高温蠕变,HAZ粗晶区出现了网状分布的σ相,接头的蠕变断裂强度明显下降。优化焊缝化学成分是控制焊缝中σ相形成的必要条件,而合理的热输入及其工艺措施则是控制接头σ相形成的充分条件。