750℃時效對新型含硅雙相不銹鋼的顯微組織與力學性能的影響

自1927年首次發(fā)現雙相組織以來，雙相不銹鋼得到了迅猛發(fā)展。雙相不銹鋼組織由鐵素體和奧氏體兩相組成，兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點，具有優(yōu)良的力學和耐蝕性能。雙相不銹鋼被廣泛應用于石油化工、海洋、原漿和造紙、能源等領域。 

　　目前，設計了一種新型含Si的Cr20系雙相不銹鋼材料00Cr20Ni6Si3.5Cu1.5Mo1.3N0.2（質量分數，%）。采用ZG-25真空中頻感應爐在氬氣保護下將純鐵、純鉻、純鎳、硅鐵、純銅和鉬鐵合金熔煉，并澆鑄成鋼錠。合金的實測化學成分（質量分數，%）：C0.032，N0.124，Cr19.9，Ni5.89，Si3.44，Mo1.26，Fe余量。 

　　鋼錠經剝皮、熱鍛后沿熱鍛方向取樣，樣品在1050℃固溶30min后，在750℃分別時效0.5、1.5、3、6、10h和15h，水淬。樣品經磨制、拋光，然后用酒精和丙酮清洗并烘干，再在10%的KOH溶液中電解蝕刻約30s。使用金相顯微鏡（OM）和掃描電鏡（SEM）觀察試樣顯微組織并統(tǒng)計鐵素體相的體積分數。用JEM2010F透射電鏡（TEM）觀察時效處理后析出相特征。根據國標GB/T229-2007，沿鍛態(tài)方向將固溶和時效處理后的材料加工成10mm×10mm×55mmV型缺口沖擊試樣。在室溫下使用AHC-3000/2-AT沖擊試驗機進行沖擊試驗，最大沖擊能量300J，每個測試條件測試三個有效樣品，沖擊吸收能取其平均值。用掃描電鏡觀察沖擊斷口形貌。用布氏硬度計測量固溶和時效處理后樣品的硬度。結果表明： 

　?。?）時效處理顯著降低室溫沖擊性能，室溫沖擊吸收能量從固溶態(tài)樣品的約150J陡降至時效態(tài)樣品的20J以下。固溶態(tài)樣品的布氏硬度約252HB，時效1.5h后的布氏硬度少量增加到峰值約271HB。時效時間超過1.5h試樣的布氏硬度變化不大，均在240～247HB之間。 

　?。?）隨著時效時間的增加，棒狀ε-Cu相平均尺寸略有增加，ε-Cu相中的Cu含量提高。時效較短時間后，在奧氏體中析出的納米級ε-Cu相和在鐵素體/奧氏體相界析出的尺寸較為細小的顆粒狀Cr23C6碳化物均有利于提高Cr20雙相不銹鋼的布氏硬度。析出的Si3N4相數量隨著時效時間的增加而增多，Si3N4相在鐵素體相中及鐵素體/奧氏體相界析出顯著降低了Cr20雙相不銹鋼的室溫沖擊性能。