保温时间和冷却方式对2205不锈钢管的组织和性能的影响

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保温时间和冷却方式对2205不锈钢管的组织和性能的影响

保温时间和冷却方式对2205不锈钢管的组织和性能的影响

来源:双相不锈钢发布:2020-03-08 15:40:26类别:2205不锈钢

一、保温时间对2205不锈钢管的组织和性能的影响


   将2205不锈钢管试样加热到1000℃,分别保温15分钟、30分钟、60分钟、90分钟水冷,进行热处理。将试样加工成如图所示的加工尺寸。相同的保温时间作出3个拉伸试样,并求平均值以减少误差。随着保温时间的增加,抗拉强度先升高后降低,延伸率先升高后降低,由图所示。当热处理温度为1000℃,分别保温15分钟、30分钟、60分钟、90分钟,之后水冷,以固定高温过程中的金相组织,如图所示。当保温时间为15分钟时,如图所示,在深灰色的铁素体相内有大量的长条状和小岛状的灰白色的奥氏体析出,为了区别原先粗大的奥氏体组织,则称此析出相为二次奥氏体,人们一般把2205不锈钢管在最终热处理前的奥氏体称为一次奥氏体,而把热处理后析出的奥氏体称为二次奥氏体,并以γ2表示,二次奥氏体的析出速度极快。


  当在1000℃进行热处理,保温15分钟时就有大量的二次奥氏体析出,当保温时间为30分钟时,二次奥氏体开始粗化,此时借助于铁素体内的亚晶界为其提供的短程扩散途径迅速长大,如图中所示,二次奥氏体发生了球化现象,没有发生球化的二次奥氏体两边尖角也趋于圆滑,此时,这些球化的或圆滑的长条状的二次奥氏体均匀分布于铁素体基体上。随着保温时间的继续延长,当保温时间为60分钟时,呈岛状分布的二次奥氏体长大速度减慢,并于铁素体相中其他晶体缺陷的位置又重新生成细长条状的二次奥氏体,当保温时间达到90分钟时,细长条状的奥氏体有所长大,不同位相的长条状奥氏体长大合并。在铁素体相内有大量的长条状的奥氏体相,在长条状的奥氏体相两尖端容易产生应力集中,在拉伸过程中容易割裂铁素体相,从而导致强度下降,塑性也下降,奥氏体呈小岛状,尖端较少,从而强度较高,塑性也较高。

 



二、冷却方式对2205不锈钢管的组织和性能的影响


   当热处理温度为1000℃,保温30min,分别水冷、空冷、炉冷。水冷时,轴截面试样的抗拉强度较低,为995MPa,而延伸率较高,达到35%,如图所示,炉冷时,抗拉强度最高,为1080MPa,而延伸率只有15%,空冷介于两者之间。当热处理温度为1000℃、保温30min、水冷时,由于冷却速度较快,在深灰色的铁素体相和灰白色的奥氏体相相界没有脆性相析出,然而在深灰色的铁素体相内有岛状的二次奥氏体相析出,空冷时,在铁素体−奥氏体相界的γ界面上出现少量的黑色的脆性相,在铁素体相内有大量弥散细小的二次奥氏体相析出如图所示。

 

  炉冷时,在铁素体−奥氏体相界的γ界面出现大量的黑色的脆性相。图所示为XRD分析结果,由图可知,此析出相是FeCrMo相Mo5Cr6Fe18相,此相富铬和钼而贫镍相,且有较高的硬度,从而使得基体组织在炉冷时有较高的强度,而水冷时基体组织的强度较低,空冷则介于两者之间,塑性变化与强度相反。


 

  1. 当热处理温度为800℃、850℃时,在奥氏体-铁素体相界的奥氏体界面产生大量的脆性相,由EDS测试,此脆性相为富铬和钼贫镍相,随着热处理温度的升高,脆性相减少,当热处理温度达到1000℃时,脆性相完全溶入基体组织中。


  2. 2205不锈钢管在800℃~1300℃进行热处理时,随着热处理温度的升高,发生γ→δ组织转变,铁素体相逐渐增多,奥氏体相逐渐减少。抗拉强度先降后升,塑性先升后降再升。


  3. 随着热处理温度的升高,2205不锈钢管抗拉强度先降低,当热处理温度为1000℃时,抗拉强度最低,在1000℃~1300℃时,抗拉强度逐渐升高,而塑性和韧性是先升高,当达到1000℃时塑性和韧性达到最高,在1000℃~1250℃时,塑性逐渐降低,在1300℃热处理时,塑性反而比1250℃有所提高,然而在1000℃~1300℃时,韧性逐渐降低。


  4. 在1000℃~1300℃热处理时,2205不锈钢管断口形貌先是脆性断裂,后逐渐在断口中出现韧窝,转为韧性断裂。当热处理温度超过1000℃后,韧窝又逐渐减少。


  5.  在1000℃热处理时,在保温时间为15分钟时,在铁素体晶内析出长片状和岛状的二次奥氏体,随着保温时间的延长,岛状的二次奥氏体长大,长片状的尖端变得圆滑,当保温时间的继续延长,在铁素体晶内其他晶格缺陷的地方又析出长片状的二次奥氏体。带尖端的长片状二次奥氏体降低了组织的强度和塑性。


  6. 在1000℃热处理时,保温30分钟,水冷时,在铁素体和奥氏体相界没有脆性相析出,空冷时有少量的脆性相,炉冷时,在铁素体-奥氏体相界的奥氏体界面有大量的黑色脆性相析出,此脆性相能增大组织的强度,降低塑性。


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