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第 57 卷第 6 期2020 年 12 月化 工 设 备 与 管 道PROCESS EQUIPMENT & PIPINGV ol. 57 No. 6Dec. 2020超级双相钢S 32750封头的热成形及固溶处理袁世东，刘玉祥（森松（江苏）重工有限公司上海分公司，上海 201323）摘 要：采用热成形的方式进行超级双相不锈钢S32750封头的压制后，进行固溶处理消除热成形对材料性能的影响，对母材随炉热过程试板进行力学性能的试验，结果证明S32750在严格控制成形工艺和固溶处理的情况下可以采用热成形的方式进行封头的压制，大幅提高封头制造效率及节约成本，可以在超级双相钢的压力容器上推广使用。
关键词：超级双相不锈钢；热成形；固溶处理；性能检测中图分类号：TQ 050.4；TH 142 文献标识码：A 文章编号：1009-3281（2020）06-0019-003收稿日期：2020-01-02作者简介： 袁世东（1980—），男，高级工程师，硕士。
主要从事压力容器焊接热处理工艺及技术管理工作。
双相不锈钢从20世纪40年代诞生以来，已经发展到第三代，其中超级双相不锈钢（Super Duplex Stainless Steel ，简称SDSS ）由于具有较高的Cr ，Mo 及N 含量，Cr 含量约为25%，Mo 含量在3%~5%，N 含量在0.22%~0.3%，其PREN 值在40~45，同时固溶组织中奥氏体与铁素体比例各约占50%，因此具有高强度（其屈服强度一般为奥氏体不锈钢的两倍）、良好的耐氯离子点腐蚀、耐应力腐蚀及优异的焊接性能等突出优点，在石油化工、制盐、海水淡化、造船等领域得到广泛的应用 [1]。
目前超级双相不锈钢由于较高的屈服强度，较低的延伸率，在压力容器上所用厚度均较薄，封头通常采用冷成形的方式制造或瓜瓣成形，主要原因是超级双相钢对温度比较敏感，热成形对温度的控制达不到要求导致性能下降或者压制后开裂。
S32750双相不锈钢焊接工艺试验研究作者：刘秋亮吴晓聪黄爱龙来源：《机械制造文摘·焊接分册》2020年第02期摘要：通過对S32750双相不锈钢的焊接性分析，认为双相不锈钢焊接过程中，严格控制每层/道焊接热输入量是保证焊接接头综合性能的关键因素。
通过选择合适的焊接工艺参数，按照美国ABS船级社规范进行了管道垂直固定和管道水平固定两种位置钨极氩弧焊工艺试验，对微观组织、铁素体含量和点腐蚀试验进行观察与测试。
结果表明，铁素体和奥氏体两相组织形态正常，无二次相;焊缝区及热影响区铁素体含量为35%～57%，满足ABS规范铁素体含量30%～70%的要求;按照ASTM G48-A法进行50 ℃点腐蚀试验，腐蚀率及表面点蚀情况均满足ABS规范要求。
关键词： S32750双相不锈钢; 铁素体; 热输入; 点蚀中图分类号：TG 406Research on welding procedure tests for S32750 duplex stainless steelLiu Qiuliang，Wu Xiaocong，Huang Ailong（CSSC Chengxi Ship Repair and Construction Co.， Ltd.， Jiangyin 214433， Jiangsu，China）Abstract： The weldability of S32750 duplex stainless steel was investigated by weldability analysis and welding test. The results show that the key factor to ensure the comprehensive performance of welded joint is to strictly control the welding heat input of each layer/pass. By selecting reasonable welding process parameters， vertical and horizontal fixed pipe positons welding procedure approval tests were conducted according to specification of American Bureau of Shipping. The results show that microstructure of ferrite and austenite are normal， and there are no secondary phrases. The ferrite content of the weld and the heat affected zone area is between 35%～57%，which meets the requirements of ferrite content of 30%～70% in the specification. The pitting corrosion test was conducted according to ASTM G48A method at 50 ℃， and the corrosion rate and surface pitting corrosion meet the requirements of the specification.Key words： S32750 duplex stainless steel; ferrite; heat input; pitting corrosion0前言S32750双相不锈钢是20世纪80年代后期发展起来的钢种，相当于中国022Cr25Ni7Mo4N 钢，属于高铬高钼含氮钢[1]。
第3期韩伟，等：机器人电阻点焊电极压力均压平衡控制研究及应用时对热量增长和压力增长曲线进行监控，由此实现点焊过程的热量增长和增压闭环同步控制。
4 结论（1）DP600双相高强钢点焊循环中，电极压力不宜过大也不能太小，需要通过不同电极压力作用下的点焊热传导数值模拟结果对比分析选出合理压力值。
（2）车门翼板点焊过程中由于板材形状复杂、电极磨损等变化会造成电极压力与预设值偏离波动，需要通过对电极压力的瞬时诊断和均压平衡等功能，实现焊接循环过程的压力精准控制和均衡控制。
（3）通过均压平衡EQ=#宏程序，可以补偿和调整由于板材形状复杂、电极磨损和焊钳自重等原因造成的压力波动，稳定均衡点焊过程电极压力。
（4）电极压力与焊接电流相协调，确保热量增长与压力增长同步，有助于提高焊点质量。
此外，还可以通过FANUC机器人承载的电动伺服焊枪自重补偿、焊枪温度补偿和行程优化等功能来改善点焊质量。
参考文献：［1］ 文静，贾洪德. 电阻点焊动态信号实时监测及焊接质量预测［J］. 电焊机，2020，50（05）：102-106+138.WEN J，JIA H D. Real-time monitoring of dynamic sig‐nals and quality prediction for resistance spot welding［J］. Electric Welding Machine，2020，50（05）：102-106+138.［2］ 童洲，韩伟，谈毅，等. 机器人点焊电极磨损的视觉检测补偿应用研究［J］. 制造技术与机床， 2022（09）：111-116.TONG Z，HAN W，TAN Y，et al. Application researchon visual inspection and compensation of electrodewear in robotic spot welding［J］. Manufacturing Tech‐nology & Machine Tool， 2022（09）：111-116.［3］ 孙希庆，高朝乾，张武，等. 汽车用DP800双相钢点焊工艺窗口和接头性能［J］.电焊机，2017，47（12）：59-62.SUN X Q，GAO C Q，ZHANG W，et al. Spot weldingparameter window and joint properties of automotiveDP800 dual-phase steel［J］. Electric Welding Machine，2017，47（12）：59-62.［4］ 翁福娟，张勇，叶武，等. 电阻点焊应变式压力传感器弹性体的设计及应用［J］. 电焊机，2017，47（09）：1-5.WENG F J，ZHANG Y，YE W，et al. Design and appli‐cation of the elastomer of resistance spot welding straintype pressure sensor［J］. Electric Welding Machine，2017，47（09）：1-5.［5］ 余稳胜，刘楚生，谈毅，等. 宏程序在机器人电阻焊厚度检测的应用及分析［J］. 焊接，2022，（03）：41-46.YU W S，LIU C S，TAN Y，et al. Analysis and applica‐tion of macro program in thickness detection of robotresistance welding［J］. Welding & Joining，2022，（03）：41-46.［6］ 屈云陵，李国富，杨少增. 点焊对板材变形量影响的模拟［J］. 热加工工艺，2016，45（09）：216-218.QU Y L，LI G F，YANG S Z. Simulation on Effect ofSpot Welding on Sheet Deformation［J］. Hot WorkingTechnology，2016，45（09）：216-218.［7］ 张旭强，石强，张延松. 伺服焊枪点焊双相高强钢的焊点质量在线评价方法［J］. 焊接学报， 2016， 37（09）：101-104+133.ZHANG X Q，SHI Q，ZHANG Y S. Online evaluationwelding quality based on servo gun spot welding dualphase high strength steel［J］. Transactions of The ChinaWelding Institution，2016，37（09）：101-104+133.［8］ 张旭强，石强，张延松. 伺服焊枪的精度与电极力控制特性分析［J］. 机床与液压，2015，43（23）：76-79.ZHANG X Q，SHI Q，ZHANG Y S. Analysis of Con‐trolling Characteristic of Precision and Electrode Forceof Servo Gun［J］. Machine Tool & Hydraulics，2015，43（23）：76-79.［9］ 张玉菊，陈颖，张广峻. 工艺参数对1000 MPa级高强结构钢点焊接头组织与性能的影响［J］. 焊接， 2018（09）：26-30+66.ZHANG Y J，CHEN Y，ZHANG G J. Effect of processparameters on microstructure and properties of spotwelded joints of 1000MPa grade high strength steelstructure［J］. Welding & Joining，2018（09）：26-30+66.［10］ 李丁，卢广玺，孙玉峰，等. DH590及其镀锌钢板电阻点焊工艺和性能研究［J］. 热加工工艺，2022，51（13）：53-56+60.LI D，LU G X，SUN Y F，et al. Study on ResistanceSpot Welding Process and Properity of DH590 and ItsGalvanized Steel Sheets［J］. Hot Working Technology，2022，51（13）：53-56+60.编辑部网址：http：//117Electric Welding MachineVol.54 No.3Mar. 2024第 54 卷 第 3 期2024 年3 月超级双相不锈钢S32750压力容器封头成形工艺卜繁煜， 刘宇飞， 刘玉婷， 黄思琪， 刘成洋大连金重机器集团有限公司，辽宁 大连 116100摘 要：系统探讨了S32750超级双相不锈钢压力容器封头的成形工艺。
第41卷第3期2020年6月特殊钢SPECIAL STEELVol.41. No.3J une 2020•15•超级双相不锈钢S32760凝固过程Thermo-Calc热力学软件的应用王哨兵周珠孙文强陈登武李光恒曹萍(浙江久立特材科技股份有限公司，湖州313000)摘要利用Thermo-Calc热力学计算软件得到S32760(022Cr25Ni7M〇3V i’CU N)超级双相不锈钢凝固过程中 的相图，确定了 S32760双相钢是FA(铁素体-奥氏体）凝固模式，通过改变奥氏体和铁素体的形成元素的含量，确定 在不同的化学成分下的热加工性能、Cr2N和(7相析出温度，得到S32760双相钢热加工温度区间随着奥氏体形成元 素C、N、N i、M n含量的增加而变大，随着铁素体形成元素S i、Cr、M〇含量的增加而减小，而W对热加工性能没有影 响。
根据热力学计算，确定了最优的化学成分（/%:〇.〇22C,0.30S i,0.80Mn,25. 60Cr,6.20N i,0.54Cu,3.50M。
, 0.54W,0.27N)，S32760双相钢最佳热塑性温度为1 195 t，Cr2N相的析出温度为1050 SC,o•相析出温度为 1020丈，热加工区间为145 t，并且通过了后续的现场实践验证。
关键词T h e r m o-C a l c热力学计算S32760超级双相钢化学成分40%奥氏体C r2N t r相Application of Thermo-Calc Software during Solidification Process of Super Duplex Stainless Steel S32760W ang Shaobing，Zhou Zhu，Sun Wenqiang，Chen Dengwu，L i Guangheng and Cao Ping(Zhejiang Jiuli H i-T e c h Metals C o Ltd, H u z h o u 313000)Abstract T h e phase diagram of S32760(022C r25N i7M o3W C u N)super duplex stainless steel during solidification process is determined by T h e r m o-C a l c thermod y n a m i c calculation software, a n d the solidification m o d e of S32760duplex steel is F A( Ferrite-Austenite). B y changing the content of austenite a n d ferrite forming elements a n d the different c h e m ical compositions to determine the hot working properties^Cr2N a n d a phase precipitation temperatures, the hot working t e mperature range of S32760 is enlarged with increasing the content of austenite forming elements C,N,Ni a n d M n,a n d red u c e d with increasing the content of ferrite forming elements S i NC r a n d M o,h o w e v e r W has no effect on hot working performance. According to the t h e r m o d y n a m i c calculation, the optimal chemical composition (/%：0. 022C,0. 30Si,0. 80M n, 25. 60C r,6. 20N i，0. 54C u,3. 50M〇,0. 54W，0. 27N)is determined. T h e optimal thermoplastic temperature of duplex steel S32760 is 1195 Tl ,the precipitation temperature of C r2N phase is 1 050 ^a n d the precipitation temperature of a phase is 1 020°C ,a n d the hot working range is 145 X.,wh i c h has bee n verified by subsequent production practice.Material Index T h e r m o-C a l c T h e r m o d y n a m i c Calculations, S32760 Sup e r D u p l e x Stainness Steel, C h e mical C o mposition, 40%Austenite, C r2N,a PhaseS32760 (022 C r25 Ni7 M〇3 WCuN)超级双相钢具 有高强度、良好的成形性以及优异的耐腐蚀性能，目前广泛应用在石油、化工及海水环境等领域。
Thermo-Calc 计算机在材料科学中的应用Thermo-Calc姓名：xxx 学号：111111111111一、软件简介相图计算（CALPHAD：Calculation of Phase Diagram）是在前人收集、总结热力学数据的基础上发展形成的一门新的介于热力学、相平衡和计算机科学之间的交叉学科。
Thermo-Calc是一款基于已有文献和实验数据基础之上的相图和热力学计算软件，由瑞典皇家工学院（KTH）研发，并于1981年首次发布。
经过将近30年的发展，Thermo-Calc现已成为数据齐全、功能强大、结构较为完整的计算系统，是目前世界上享有相当声誉的热力学计算软件。
目前，该软件已被广泛用于计算不同体系的复杂相平衡或多元相图，在新材料设计，材料工程应用等过程中根据Thermo-Calc计算结果进行设计优化，可有效节省人力、物力。
该软件最早被发展用于钢的热力学计算，有关钢的数据库也比其他体系的数据库更为完备，是钢铁材料研究过程中一款有力的工具，可从钢的平衡态相组成、合金化的影响、析出相形成规律等不同角度开展热力学计算。
目前该软件分为经典版（TCC）和视窗版（TCW）两种，计算机原理及过程完全一样。
使用TCC能够更灵活、充分的发挥软件的功能，通过其中的“acro-file-open”命令还能直接调用已有程序，计算参数可以在文本格式的程序文件中随时修改，使日常的计算过程大为简化。
TCW是在TCC基础上发展而来，采用了Windows界面，使初学者能够迅速根据窗口提示开展计算。
本文仅针对后者进行简单介绍。
二、原理及应用Thermo-Calc把历史形成的热力学文献数据打包备用，是所有各种热力学和相图计算的通用和柔性的软件包，是建立于强大的Gibbs能最小化基础之上的。
它是多于30年和100人年的劳动以及很多各种项目的国际合作的结果。
Thermo-Calc软件可使用多种热力学数据库，特别是热力学数据库的国际合作组织Scientific Group ThermodataEurope(SGTE)开发的数据库。
Thermo-Calc系统在材料科学中的应用在近十年内，计算机模拟在材料科学与技术中的应用对于材料设计的定量化产生了革命性的影响，各种热力学和动力学模型的组合使得预测材料加工过程中材料的成份、结构及性质成为了可能。
在此背景下，一个通用的热力学/动力学数据库必将为多个传统上认为是不同的领域提供高品质的内部一致的数据。
现有的Thermo-Calc 和DICTRA 数据库系统是一套强大且精细的软件系统，简单易学同时可以用于计算各种热化学计算以及一些类型的动力学模拟。
Thermo-Calc系统是由瑞典皇家工学院材料科学与工程系为主开发，它包括了欧共体热化学科学组(SGTE)共同研制的物质和溶液数据库、热力学计算系统(Thermo-Calc)和热力学评估系统(Top)。
Thermo-Calc有Windows版(TCW)和DOS版(TCC)两种版本,均包含有SGTE纯物质数据库、 SGTE溶液数据库、 FEBASE铁基合金数据库等多个数据库，还包括了600多个子程序模块。
Thermo-Calc系统是建立于强大的Gibbs能最小化基础之上、仅有的计算在一个非常复杂的多元不均匀系中有多于5个独立变量的任意相图断面的软件，也有计算很多其它类型图的工具，如CVD沉积、Scheil-Gulliver凝固模拟、Pourbaix图、气体分压等。
Thermo-Calc由多个功能模块组成,各模块间的关系如图所示。
各模块的功能如下:1.SYS:系统模块。
用于Thermo Cal软件各模块的交互转换、宏文件操作等。
2.PARROT:参数优化模块。
根据已有的实验结果或文献数据，建立统一的热力学模型及参数。
3.ED_EXP:PARROT的子模块。
用于编辑实验数据。
4.TDB:热力学数据库模块。
5.GES:吉布斯能量系统模块。
用于热力学模型、数据的处理。
除非使用者能提供新的热力学数据，否则不会用到此模块。
6.TAB:制表模块。
用于热力学数据的表格输出。
时效对超级双相不锈钢析出相演变的影响
骆仁智;胡文豪;王福明;涂江平;陶应啟;沈伟
【期刊名称】《特殊钢》
【年(卷),期】2024(45)1
【摘要】通过在850℃时效处理研究了S32750超级双相不锈钢析出相的析出行为。
采用Thermo-Calc热力学软件预测析出相及相组成,采用OM,FE-SEM和EDS对S32750超级双相不锈钢铸坯不同时效状态下的样品进行全面分析,利用K-J-M-A模型进行σ相析出动力学拟合。
实验结果表明:850℃时效过程中,σ相优先在铁素体内部和双相晶界处析出,直至铁素体相耗尽;σ相的析出动力学控速环节主要是:初始阶段形核控速和时效40 min后的元素扩散控速;除σ相外,时效过程中还会析出χ相和Cr2N相。
其中χ相属于亚稳定相,主要在时效前期析出,随着时效时间的延长最终转化成σ相。
【总页数】5页(P77-81)
【作者】骆仁智;胡文豪;王福明;涂江平;陶应啟;沈伟
【作者单位】浙江省冶金研究院有限公司;北京科技大学冶金与工程学院;浙江大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG156.1
【相关文献】
1.时效处理对4A双相不锈钢σ相析出及性能的影响
2.时效处理对SAF2906双相不锈钢析出相的影响
3.时效温度对铸造超级双相不锈钢析出相的影响
4.超级双相不锈钢00Cr25Ni7Mo4N中χ相时效析出的研究
5.时效处理对S31803双相不锈钢σ相析出及性能的影响
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542019年2月第一期Thermo－Calc热力学计算在S32750双相不锈钢
生产中的应用
王哨兵杨俊杰钟尧舜丁贺罗斌
（瑞浦科技集团特殊钢研究院丽水323900）
摘要：借助thermo－calc热力学计算软件，确认了S32750超级双相不锈钢在凝固过程中各种有害相的析出温度，并且通过化学成分调整，确认了最佳的热加工温度范围，避免了在热加工过程中析出有害相，进而对产品的表面质量进行改善。
关键词：S32750；双相不锈钢；thermo－calc
0前言
S32750是由25%Cr－5%Mo－7%Ni构成的（奥氏体－铁素体）超级双相不锈钢，主要用于制造化肥、石油化工、核潜艇等工业设备的管道［1－5］。
但是由于超级双相不锈钢S32750的合金成分含量较高，尤其Mo和Cr使不锈钢中容易析出碳化物、氮化铬和一些金属间化合物，特别是在使用温度为600ħ 1050ħ时，第二相（如σ、Cr
2
N、M23C6等）更容易从基体中析出，若析出量达到一定值时，这些相会降低材料的力学性能及抗腐蚀性能，从而影响材料的使用性能，因此对各析出相的研究是很有必要的。
1性质图研究
本实验利用thermo－calc软件对超级双相钢S32750凝固过程进行理论计算，超级双相不锈钢的化学成分如表1所示。
S32750超级双相不锈钢在冷却过程中的析出相是由铬镍的百分含量所决定的，在1463ħ液相中开始析出铁素体相，随着温度降低，液相完全消失，此时基体为完全铁素体相，当温度降至1365ħ时，奥氏体相在铁素体相中析出，并随着温度的降低奥氏体比例增加，在1090ħ时，二者比例各占50%。
在657ħ 865ħ温度区间内，铁素体完全消失，取而代之的是二次奥氏体和σ相。
其中σ相析出温度为995ħ，Cr2N 相的析出温度为1020ħ，并随温度的降低逐渐增加。
σ相晶格结构属于TCP相，被认为是双相不锈钢中数量最多、危害性最大的相之一。
σ相主要成分为Fe－Cr－Mo，力学性能表现为硬且脆，这也使σ相的析出严重影响材料韧性、塑性以及耐腐蚀性能。
因此，为了避免σ相的析出，就要求冷却速度较快，迅速穿过σ相鼻尖区。
另外，还有Cr2N 相、M23C6等各种有害相，各析出相温度见表2。
表1S32750超级双相不锈钢的目标成分wt.%要求C Si Mn P S Cr Ni Mo B N
标准≤0.030≤1.00≤2.00≤0.035≤0.02024.00 26.00 6.00 8.00 3.00 5.00－0.24 0.32目标值0.0200.450.800.0200.00525.507.05 3.500.0020.28
2019年2月第一期Thermo－Calc热力学计算在S32750双相不锈钢生产中的应用55
图1S32750双相钢的thermo－Calc性质图表2超级双相不锈钢S32750中的
主要析出相
类型化学式形成温度/ħ晶体结构
σFe－Cr－Mo550 1050四方晶系氮化铬Cr2N650 1050六角晶系
M23C6550 950立方晶系
2化学成分变化对热加工温度区间的影响
通过微调S32750主要合金元素的含量，用thermo－calc的计算结果与目标成分做对比，分析变化趋势。
在高温下通常保证基体组织为单相时，其热加工塑性最好，通过S32750双相不锈钢大量的生产数据，确定了S32750双相不锈钢最佳的热塑性温度是40%奥氏体组织。
因此，重点对40%－A（最佳热塑性）的温度区间以及Cr
2
N、σ相的析出温度进行计算。
通过改变主要的合金元素含量，来找出其影响双相钢热加工温度区间的规律。
热加工温度区间随合金成分的变化趋势如图2所示。
从图2可以看出，S32750超级双相不锈钢的热加工温度区间的大小也随主要合金元素的成分微调而改变。
图2S32750的热加工温度区间
随合金成分的变化趋势
1）40%－A的温度区间随奥氏体形成元素C、N、Ni、Mn含量的增加而提高，随铁素体形成元素Si、Cr、Mo含量的增加而降低；另外P含量的增加也促使40%－A的温度区间有所提高；
2）Cr
2
N的析出温度随Si、Mo、N含量的增加而提高，随C、Ni含量的增加而降低，其中Si的影响较为显著。
3）对合金元素按影响程度大小进行排序：Si、
C、Ni、Mo、N、Cr、Mn、P，其中S、B的成分微调（ʃ
0.002）对S32750的热加工温度区间几乎没有影响。
S32750热加工温度区间随着C、N、Ni、Mn、P 含量的增加而变大，随Si、Cr、Mo含量的增加而减小。
根据thermo－calc的热力学计算，在S32750双相不锈钢的轧制生产过程中，确保终轧温度在1050ħ以上，避免因温度过低产生晶间析出物，降低晶界的结合力，在轧制的过程中出现开裂。
3析出相的溶解
通过上述分析，S32750双相不锈钢因为析出相的存在，对后续加工存在严重隐患，借鉴thermo－calc的热力学计算，对Φ130mm规格的棒材进行固溶处理，固溶温度为1080ħ，固溶时间为2.0h。
图3为纵向上的热轧试样金相组织，图4为横向上的固溶金相组织。
562019年2月第一期
（a）500X－边部（b）500X－芯部
图3终轧样品金相组织（纵向）
如图3所示，终轧后的棒材组织随轧制方向变形延伸呈条带状分布，由表层到心部，随着轧制应力减弱变形程度降低，奥氏体等轴化趋势增加，组织中析出现象比较严重，晶界和晶内都存在颗粒状析出物。
（a）100X－边部（b）500X－芯部
图4S32750棒材固溶金相组织
如图4所示，棒材经固溶处理后组织更加均匀，奥氏体球化的趋势比较明显；整体组织中析出物数量很少，表层组织中几乎观察不到晶界析出物；心部局部区域晶界上也没有发现析出相。
4小结
借鉴thermo－calc的热力学计算，对S32750超级双相不锈钢的凝固过程和析出相进行分析，精确了解到S32750双相不锈钢在凝固过程中的各项析出温度，通过对成分的微调，可确定最优的化学成分目标值和热加工区间，改善了轧制棒材的表面质量，能有效指导S32750的热加工生产。
参考文献
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收稿日期：20190115
审稿：潘君益
编辑：吴彩霞。
