750℃時(shí)效對(duì)新型含硅雙相不銹鋼的顯微組織與力學(xué)性能的影響

自1927年首次發(fā)現(xiàn)雙相組織以來(lái)，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(diǎn)，具有優(yōu)良的力學(xué)和耐蝕性能。雙相不銹鋼被廣泛應(yīng)用于石油化工、海洋、原漿和造紙、能源等領(lǐng)域。 

　　目前，設(shè)計(jì)了一種新型含Si的Cr20系雙相不銹鋼材料00Cr20Ni6Si3.5Cu1.5Mo1.3N0.2（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）。采用ZG-25真空中頻感應(yīng)爐在氬氣保護(hù)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(shí)測(cè)化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）：C0.032，N0.124，Cr19.9，Ni5.89，Si3.44，Mo1.26，F(xiàn)e余量。 

　　鋼錠經(jīng)剝皮、熱鍛后沿?zé)徨懛较蛉樱瑯悠吩?050℃固溶30min后，在750℃分別時(shí)效0.5、1.5、3、6、10h和15h，水淬。樣品經(jīng)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(jì)鐵素體相的體積分?jǐn)?shù)。用JEM2010F透射電鏡（TEM）觀察時(shí)效處理后析出相特征。根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T229-2007，沿鍛態(tài)方向?qū)⒐倘芎蜁r(shí)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(yàn)機(jī)進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，最大沖擊能量300J，每個(gè)測(cè)試條件測(cè)試三個(gè)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(jì)測(cè)量固溶和時(shí)效處理后樣品的硬度。結(jié)果表明： 

　　（1）時(shí)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?xí)r效態(tài)樣品的20J以下。固溶態(tài)樣品的布氏硬度約252HB，時(shí)效1.5h后的布氏硬度少量增加到峰值約271HB。時(shí)效時(shí)間超過(guò)1.5h試樣的布氏硬度變化不大，均在240～247HB之間。 

　　（2）隨著時(shí)效時(shí)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(shí)效較短時(shí)間后，在奧氏體中析出的納米級(jí)ε-Cu相和在鐵素體/奧氏體相界析出的尺寸較為細(xì)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(shù)量隨著時(shí)效時(shí)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。