化学成分对ASTMA890双相不锈钢组织的影响

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双相不锈钢由于其组织构成为铁素体（α相）和奥氏体（γ相）两相，因而兼备了铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，拥有良好的力学性能和耐腐蚀性能，在石油、化工、军工等领域得到广泛应用。双相不锈钢中两相组成和相比例与其化学成分有关。铬和钼是铁素体形成元素，增加铬和钼的含量将使铁素体体积分数增加；镍是奥氏体形成元素，镍含量的增加将使双相不锈钢中奥氏体含量增加，铁素体含量减少。双相不锈钢中两相比例的变化将导致其力学性能与腐蚀抗力的变化，只有当α、γ两相接近1:1时，才能获得最佳的综合性能。所以找出成分与组织之间的变化规律是得到高性能不锈钢的必要条件。

哈尔滨工程大学的研究人员对ASTMA890双相不锈钢进行了研究，双相不锈钢试样采用真空炉精炼，分别浇注成梅花试样。试样经过相同的热处理工艺：1100℃×1h→水冷。金相组织观察和照片制取采用OLYMPUS-311-U数码显微照相金相显微镜。由于试样是双相不锈钢，有较强耐腐蚀性，因此需要选用配制具有强腐蚀性的腐蚀剂：1g苦味酸+10ml盐酸+100ml酒精，腐蚀3min左右，腐蚀完后用酒精冲洗干净。

研究发现：随着Cr元素含量的增加，奥氏体相的含量逐渐减少；当Cr元素的质量分数达到27%时，奥氏体含量减少很多。这是因为Cr元素是铁素体形成元素，增加Cr元素的量，能提高铁素体的形成能力。所以控制Ni元素的量不变时，增加Cr元素的量，铁素体的量将增加，奥氏体的量则将相应地减少。

显微金相结果还显示：奥氏体相的含量随着Ni元素含量的增加而增加，当Ni元素的含量达到6.92%时，奥氏体含量增加很多。这是因为Ni元素是奥氏体相形成元素，增加Ni元素的含量，能提高奥氏体相的形成能力，阻碍奥氏体向铁素体的同素异构转变速度，增大了铁素体的形核功。所以控制Cr元素的含量不变时，增加Ni元素的含量，奥氏体含量将增加，铁素体含量则将相应地减少。

利用金相显微镜对试样进行组织观察，结合体视学定量金相，利用最小二乘法对所测得的数据进行拟合，建立双相不锈钢的组织及相比例与化学成分之间的直接联系。从数据的拟合和推算得到了成分与组织的线性关系解析式，该解析式表述简单，极易掌握，可以指导在配制炉料和熔炼过程中化学成分的调整，保证在规定的热处理条件下能够获得双相不锈钢的最佳组织状态。