浙江至德钢业有限公司技术人员通过长期生产研究发现,双相不锈钢冷却速度对先共析转变过程的影响主要有以下几点:


一、实验材料与实验设备


1. 实验材料


  双相不锈钢选用浙江至德钢业有限公司真空冶炼炉冶炼,化学成分如表2-3所示。为避开钢板中心偏析,选取钢板宽度方向1/4处进行取样,机械加工成φ3mmx10mm的圆柱形试样,如图2-6所示。实验在全自动相变仪 Formaster-FII实验机上进行。


表 3.jpg


2. 实验设备


  实验在全自动相变仪 Formaster-FII实验机上进行。


二、实验方法


  以10℃/s的冷速加热到1200℃,保温300s,使双相不锈钢试样完全奥氏体化,静态的热模拟实验以10℃/s冷却到950℃,保温30s,消除温度梯度对实验试样的影响,并以1℃/s、10℃/s、40℃/s冷却到室温,如图3-7所示。


图 7.jpg


三、实验结果及分析


  1. 金相组织分析


  图3-8a、b、c为不同冷却速度下双相不锈钢热模拟试样的微观组织。当冷却速度为1℃/s时,最终组织为等轴状铁素体和珠光体,如图3-8a;当冷却速度为10℃/s时,最终组织为铁素体和贝氏体,如图3-8b;当冷却速度为40℃/s时,最终组织为沿原奥氏体棱边析出的铁素体和贝氏体,如图3-8c.对比3种冷速下的组织,可以看出,在其他条件相同的情况下,冷却速度越大,最终组织中铁素体体积分数越少,铁素体晶粒的尺寸越小。


图 8.jpg


  2. 相变动力学曲线分析


  将实验过程中所获得的热膨胀曲线进行f=f(t)数学处理,得到图3-9所示的相变动力学曲线。从相变动力学曲线可以发现,随着双相不锈钢冷却速度的增大,相变总时间显著缩短,相变速度明显加快。


图 9.jpg


   奥氏体化温度越低,相变前的奥氏体晶粒尺寸越细小。减小相变前奥氏体晶粒尺寸,能够同时促进棱边铁素体析出量和析出速度。所以,奥氏体晶粒越细小,棱边铁素体的析出速度相对越快,棱边铁素体析出饱和时对应的体积分数越大。双相不锈钢冷却速度增大,相变总时间显著缩短,相变速度明显加快,同时冷却速度增加铁素体体积分数中棱边形核占比高,且析出快。


  双相不锈钢中的奥氏体化温度越低,铁素体相变温度提高,铁素体更易析出,同时在未完全奥氏体化的情况下,后续相变过程中的铁素体始终大量存在。完全奥氏体过程到奥氏体化程度较低的过程变化中,贝氏体的相变区域是增加,然而区间扩大而体积分数是降低的,发生贝氏体转变的温度也是逐步降低,这说明碳含量的影响更为主要,而相变驱动力的影响相对来说要更为弱化。随着奥氏体化温度降低,珠光体相变与马氏体相变区间均得到扩大。