双相不锈钢的固溶处理

双相不锈钢管件裂纹成因及控制措施摘要：近年来，双相不锈钢强度高、韧性好、抗腐蚀性能力强而得到了越来越广泛的应用;不足之处是因其是铁素体和奥氏体两相组织，对成形和热处理等方面的工艺要求较高，给管件的制造增加了很大的难度，所以双相不锈钢管件的质量问题时有发生。

对此，在工程施工中，应加强对双相不锈钢关键的质量控制，并对存在问题的管件展开有效处理，确保管道安装工程顺利进行。

关键词：双相不锈钢管件；裂纹成因；控制措施1前言双相不锈钢是指它的微观组织是由铁素体相和奥氏体相二相组成的材料，二相各约占50％左右。

在实际使用中其中一相约在40～60％之间较为合适。

根据两相组织的特点，通过正确控制化学成分和热处理工艺，将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，使双相不锈钢成为一类集优良的耐腐蚀、高强度和易于加工制造等诸多优异性能于一身的钢种。

它们的物理性能介于奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢之间，但更接近于铁素体不锈钢和碳钢。

双相不锈钢的耐氯化物孔蚀和缝隙腐蚀能力与铬、钼和氮含量有关，其耐孔蚀和缝隙腐蚀能力可以类似于316不锈钢，或者高于海水用不锈钢如6％Mo奥氏体不锈钢。

所有的双相不锈钢耐氯化物应力腐蚀断裂的能力均明显强于300系列奥氏体不锈钢，而且其强度也大大高于奥氏体不锈钢，同时表现出良好的塑性和韧性。

2问题的提出随着双相不锈钢的广泛应用，双相不锈钢管件也开始大量使用，然而，管件的制作遇到了以下问题：1）双相不锈钢在制作管件的过程中，一般都有一个反复加热和变形成型的程序，我们在压制三通时就遇到压制过程中管件开裂情况，而且开裂不是偶然的，是经常出现的，因此，为了提高成品率和产品质量，有必要找出双相不锈钢开裂原因和机理，最终拿出解决问题的工艺技术参数。

2）双相不锈钢耐蚀能力很大程度取决于双相比，资料表明，点蚀电位与奥氏体含量之间的关系密切。

在实际生产中，一方面由于原材料本身的相比例可能达不到标准要求，另一方面是在管件成型过程中由于反复加热使产品的相比例发生了改变，因此有必要经过热处理的手段恢复双相不锈钢的相比例。

收稿日期： 2014-01-29 作者简介： 孙国强（ 1987—） ，男，硕士研究生，主要从事高强不锈钢相关 领域研究，E-mail： sunguoqiang1016 @ 163． com。通 讯 作 者： 梁 剑雄，男， 高工，主 要 从 事 高 强 不 锈 钢 相 关 领 域 研 究，E-mail： liangjianxiong @ nercast． com doi： 10． 13251 / j． issn． 0254-6051． 2014． 08． 008
图 3 试验钢固溶处理后未溶第二相的形貌（ a） 及能谱分析（ b） Fig． 3 Morphology（ a） and EDS analysis（ b） of the second phase of the tested steel after solid solution tre第二相完全溶解于基体中。由此可知，保温时间相 同时，随着固溶温度的升高，第二相的溶解度也逐渐增 加。延长保温时间虽然可以促进第二相的溶解，但是 效果不是很明显。对比不同固溶温度下的马氏体-铁
第 39 卷 第 8 期 2014 年 8 月
HEAT TＲEATMENT OF METALS
Vol. 39 No. 8 August 2014
固溶处理对马氏体 /铁素体双相不锈钢组织和性能影响
孙国强1，2 ，易健宏1 ，梁剑雄2 ，刘振宝2 ，杨志勇2 ，甘国友1
（ 1． 昆明理工大学 材料科学与工程学院，云南 昆明 650093； 2． 钢铁研究总院 特殊钢研究所，北京 100081）
要是通过对 比 不 同 固 溶 处 理 后 钢 的 力 学 性 能，以 及 不同固溶状 态 下 的 微 观 组 织，对 比 分 析 固 溶 温 度 和 时间对钢组织和性能的影响。

不锈钢的固溶热处理固溶热处理：将奥氏体不锈钢加热到1100℃左右，使碳化物相全部或基本溶解，碳固溶于奥氏体中，然后快速冷却至室温，使碳达到过饱和状态（碳已经稳定了，没有能力和机会与铬形成高铬碳化物），强化固溶体，并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工或成型这种热处理方法为固溶热处理。

固溶热处理中的快速冷却似乎象普通钢的淬火，但此时的‘淬火’与普通钢的淬火是不同的，前者是软化处理，后者是淬硬（形成马氏体）。

后者为获得不同的硬度所采取的加热温度也不一样，但没到1100℃。

稳定化处理，一般是在固溶处理后进行，常用于含Ti、Nb的18-8钢，固处理后，将钢加热到850～880℃保温后空冷，此时Cr的碳化物完全溶解，脱而钛的碳化物不完全溶解，且在冷却过程中充分析出，使碳不可能再形成铬的碳化物，因而有效地消除了晶间腐蚀。

1Cr18Ni9Ti棒材稳定化处理替代固溶处理的工艺研究原遵智,陈汉辉通过对1Cr18Ni9Ti热轧不锈钢棒材稳定化处理和固溶处理的试验结果进行比较,发现两种工艺处理后的机械性能和耐晶间腐蚀性能基本相同,而且稳定化处理对提高其耐晶间腐蚀性能是有利的,因此确认1Cr18Ni9Ti不锈钢可以用稳定化处理工艺替代通常采用的固溶处理工艺。

这里面没有介绍硬度的变化，但分析一下不难发现，固溶处理是通常是1100℃左右水冷，而随后的稳定化退火是采用的850～880℃保温后空冷，硬度从理论上讲会有一定程度的降低，稳定化退火后晶粒度不会变粗，韧性不但不会下降，而且会有所上升！20G与20g有什么区别?20g——读作20锅，板材，GB150-1998中已找不到其许用应力，可代替Q235-C；20G——读作20高，管材，符合GB6479-2000《高压化肥设备用无缝钢管》的规定，GB150-1998中给出了其许用应力。

二者一个是板材，一个是管材，按道理不可比较，但为说明问题，看一下二者的主要特性：1.磷、硫含量20g：P含量≤0.035％，S含量≤0.035％20G：P含量≤0.030％，S含量≤0.030％当然，其它化学元素的含量也有区别。

1.3 980 ℃保温时效后再固溶处理的试验方案 首先在板材上线切割切取 4 块小试板，分别编
号并标记为 5# ，6#，7#，8#。每块试板尺寸为 ：220 mm×200 mm，材料沿轧制方向长度为 200 mm。选 取时效处理的温度为 980 ℃，试验设计方案如表 4 所示。
3651-2 规范的 40% 硫酸 - 硫酸铁试验和 ASTM 规范 A923 C 法进行，冲击试验温度选取 -40 ℃，其腐蚀 试验结果见表 5，力学性能试验结果如表 6 所示。
标准值 Min 450 Min 655 Min 25.0 Min 54
实测值
676
802
37.0 180,141,161
mm×200 mm，材料沿轧制方向长度为 200 mm。选 取时效处理的温度为 700 ℃，试验设计方案如表 3 所示。
表 3 时效处理试验方案 Table 3 The test plan of aging treatment
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化 工 设 备 与 管 道
第 56 卷第 4 期
表 2 测试得到的 SA-240 S32205 力学性能 Table 2 The mechanical property of SA-240 S32205 measured
性能名称 Rp0.2 /MPa Rm /MPa
A/% Kv (-40 ℃ ) /J
摘 要：选择以S32205双相钢为实验材料，采用拉伸、腐蚀以及冲击试验等测试手段，研究分别在
700 ℃和980 ℃进行保温时效处理后再固溶对双相不锈钢力学和耐腐蚀性能的影响。结果表明：较长时
间的时效处理可导致金属间σ相析出，从而强度增高，并伴随耐腐蚀性下降，虽然可以通过将材料进行
重新固溶处理来恢复其性能，但再次固溶处理无法消除时效处理对材料抗腐蚀性能的不良影响，即长