不锈钢弹簧线 17-4PH 宝钢不锈

东莞市特顺金属材料有限公司不锈钢例如，将全奥氏体钢与奥氏体相和铁素体相各占50%的双相钢比较，如果含镍3%，奥氏体钢中的奥氏体相的镍当量为3%，而双相钢中的奥氏体相的镍含量为：3%×2/(1+0．6)=3．75%，其镍当量为3．75%。如果两种钢中的奥氏体形成元素由镍改为氮，当氮含量为0．1%时，由于氮的奥氏体形成能力为镍的30倍，奥氏体钢中的奥氏体相所含氮含量的镍当量亦为3%，而双相钢中的奥氏体相的氮含量则为：0.1%×铁素体相中氮含量为0．018%。奥氏体相中氮的镍当量为5．46%，因此在奥氏体钢和双相钢中，当奥氏体形成元素的含量相同时，双相钢中的奥氏体相的奥氏体形成能力(镍当量)要高于全奥氏体钢中的奥氏体相。当在双相钢中分别加入相同镍当量的镍或氮时，在双相钢中的奥氏体相中，加入氮要比加入镍获得高得多的镍当量(约高一半)。这是含氮双相不锈钢独特的优点。

不锈钢由基体相析出的二次析出相绝大部分在化学成分上与基体相有所差异，析出析出相应属合金元素扩散型转变机制，即基于合金元素的扩散才能析出析出相。双相不锈钢中同时存在数量差不多的奥氏体相与铁素体相。奥氏体相属面心立方晶格，原子排列的致密度为74%，空隙为26%。铁素体相属体心立方晶格，原子排列的致密度为68%，空隙为32%。由于铁素体相的原子空隙要比奥氏体相大，使得合金元素在铁素体相中的扩散速度要比在奥氏体相中的扩散速度高得多。例如在700℃左右时，铬在铁素体中的扩散速度要比在奥氏体中快100倍，因而析出相中的合金元素主要来自铁素体相。

不锈钢由于这些化合物基本上为高铬及高钼相，铬和钼应为这些化合物的促进元素。在铁素体相中产生共析分解反应α→σ+γ2和α→χ+γ2等，由于σ，χ中的铬，钼含量高于α相，因而析出金属间化合物的过程应当为铁素体相中的高铬钼含量的金属间化合物先形核，继而粗化长大。如果铁素体相中的铬，钼含量高，对析出金属间化合物相是有利的。如果铁素体不锈钢和双相不锈钢的铬和钼的平均含量相同，铁素体不锈钢中铁素体相的铬，钼含量即为铬，钼的平均含量，而双相不锈钢中的铁素体相中的铁素体形成元素的含量应高于钢的平均含量。按表5所示，双相不锈钢中铁素体相中的铬含量应为奥氏体相中铬含量的1.2倍，铁素体相中的钼含量应为奥氏体相中钼含量的1.6倍。

不锈钢因此双相不锈钢中的铁素体相要比铁素体不锈钢中的铁素体相具有更高的析出金属间化合物的倾向。即在相同的高温条件下，可析出更多的金属间化合物相。双相不锈钢中，镍含量的增加可使钢中的奥氏体量增加，从而使更多的σ相形成元素铬和钼富集于铁素体相中，从而促进了铁素体相的共析分解反应α→σ+γ。不含钼和镍的高铬铁素体不锈钢中，σ相的形成温度一般低于820℃，且形成速度很慢，约需数小时，因此从高温冷却时，可不考虑σ相析出的问题。但双相不锈钢中，由于钢中除高铬外，还含有钼和镍，并使其铁素体相中也含有钼和镍，会扩大σ相的形成温度范围，并缩短σ相的形成时间，以至在高于950℃时仍析出σ相，且数分钟内即可析出。双相钢中钼的含量虽然多低于铬和镍，但钼对促进σ相，χ相等金属间化合物相的析出往往起到更重要的作用。

不锈钢大部分铁素体不锈钢中不含镍，而双相不锈钢中均含镍，致使双相不锈钢的铁素体相中也含镍，这也使双相不锈钢中的铁素体相比一般不含镍的铁素体不锈钢更易析出金属间化合物相。奥氏体不锈钢中如果只含铬和镍，不含钼，一般的18Cr－8Ni钢在经历常规的热过程(如焊接，热成形)后一般不会明显析出σ相。铬含量25%以上时才能明显析出σ相，如25Cr－20Ni。铬镍奥氏体不锈钢含钼，硅等才较容易析出σ相。奥氏体不锈钢中镍，碳和氮等奥氏体形成元素是抑制析出σ相的元素。双相不锈钢析出金属间化合物相的能力要比奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢明显强得多。尤其是具有较高铬，钼和镍合金元素含量的双相不锈钢对析出金属间化合物相具有更快的析出速度。析出金属间化合物相在绝大多数情况下会降低不锈钢的耐蚀性，降低塑性和韧性。虽然有时能提高强度，但对不锈钢的性能主要起不利作用，应尽量避免与减少。一般应控制双相不锈钢中铬含量和钼含量之和低于35%，可使金属间化合物的析出倾向不致太高。双相不锈钢中含高铬，高钼的化合物相在晶间析出，可能导致晶间贫铬，产生晶间腐蚀敏感性。晶间析出的σ相在强氧化性介质中也可能快速溶解产生晶间腐蚀。因此对双相不锈钢材料和构件的晶间腐蚀敏感性更应进行控制与检验。

不锈钢压力容器用双相不锈钢也和其他材料一样承受压力载荷，因而必须具有适当的力学性能。压力容器用不锈钢主要采用奥氏体钢，铁素体钢和双相不锈钢。现比较3种不锈钢的力学性能。双相钢中主要采用C≤0．03%的超低碳钢，因而将ASME—2013中所采用的双相钢管材与所用超低碳奥氏体钢管材及超低碳铁素体钢板材牌号的标准室温拉伸性能列于表7，比较三者的超低碳牌号可以不考虑碳含量对力学性能的影响，超低碳牌号基本都用于耐蚀，可比较三者耐蚀钢牌号的力学性能。表8中将三类不锈钢按一般级(非超级)与超级将室温拉伸性能的范围列出以作比较。

双相不锈钢中合金元素在奥氏体相和铁素体相两相中的分配是不同的，奥氏体相中富集了奥氏体形成元素，铁素体相中富集了铁素体形成元素。某合金元素在铁素体相中的含量与在奥氏体相中的含量的比值称为双相不锈钢中该元素在两相中的分配系数。分配系数对在固溶状态(固溶温度1040～1090℃)的大多数双相不锈钢是相似的，如表5所示。双相不锈钢的分配系数不是恒定的，会随温度和相比例的变化而改变。温度升高后，合金在两相间的分配渐趋均匀，例如双相不锈钢在焊接时，高温热影响区的两相的化学成分较为接近，使其具有较均一的力学性能及较好的热塑性。由于双相不锈钢材均在固溶状态供货，构件的非热作部位在固溶状态时应用，因而固溶状态下的分配系数是很重要的参数。其中*重要的是氮的分配系数为0.1即奥氏体相中的氮含量为铁素体相中氮含量的10倍；而同为重要的奥氏体形成元素的镍仅为1．67倍。

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