SAF2205雙相不銹鋼焊接熱處理金相分析畢業(yè)論文

1、SAF2205雙相不銹鋼焊接熱處理金相分析1前言雙相不銹鋼的開發(fā)和應(yīng)用始于20世紀30年代，至今已發(fā)展了三代雙相不銹鋼。第一代雙相不銹鋼:(1)以美國在20世紀40年代開發(fā)的AISI329鋼為代表。含Cr、Mo高，抗局部腐蝕性能好，但含碳量高(C0.10%)。焊接后其接頭耐蝕性和韌性較差，限制了鋼材的應(yīng)用，僅適用于鑄鍛件。(2)日本在美國329鋼的基礎(chǔ)上降低碳含量，開發(fā)了SUS329J1鋼，可用作焊接用鋼。(3)60年代中期，瑞典開發(fā)出著名的3RE60鋼，其特點是超低碳，Cr含量18%。良好的焊接性和成型性，使其成為第一代雙相不銹鋼的代表鋼種。第二代雙相不銹鋼:(1)20世紀80年代，瑞典首次

2、開發(fā)出不含Mo的超低碳雙相不銹鋼。代表鋼種為SAF2304鋼。(2)在第一代雙相鋼的基礎(chǔ)上，開發(fā)了含氮超低碳雙相不銹鋼。典型的鋼種是瑞典開發(fā)的SAF2205鋼，使雙相鋼得到廣泛應(yīng)用。第三代雙相不銹鋼:(1)50年代后期開發(fā)出超級雙相不銹鋼，特點是碳含量低(0.03%)，鉬和氮含量高(鉬約4%，氮約0.3%)；鋼中中等鐵素體含量達到40 45%；具有優(yōu)異的耐點蝕性，其PRE值大于40。代表鋼種為SAF2507鋼。雙相不銹鋼作為一種特殊的不銹鋼材料，越來越廣泛地應(yīng)用于壓力容器及其他相關(guān)設(shè)備中。與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼在抗晶間腐蝕、點蝕、間隙腐蝕，尤其是氯化物引起的應(yīng)力腐蝕開裂方面具有絕對優(yōu)勢

3、。在石油和化工領(lǐng)域的應(yīng)用前景非常廣闊。如表1-1所示，部分雙相不銹鋼的牌號和化學成分為1。表1-1雙相不銹鋼的等級和化學成分鋼的等級國家C鉻鎳鉬錳硅普通第一代3RE60瑞典0.0318.54.92.72.01.7-鈾50芬蘭0.0421.56.51.5-第二代SAF2205瑞典0.0322.05.53.02.00.80.14DP-3日本0.0325.06.53.50.4-0.2008X21H6M2Ti俄羅斯0.0821.07.52.0-0Cr21Ni5Ti中國0.0622.05.8-0.80.8-第三代SAF2507瑞典0.0325.57.04.5-0.30DP-3W日本0.0325.57.6

4、3.02.5-0.320Cr21Ni5Mo3中國0.0826.55.03.01.51.0-資料來源:2004年2月焊接設(shè)備與材料J。焊接技術(shù)”2雙相不銹鋼雙相不銹鋼是指同時具有奧氏體()和鐵素體()組織的不銹鋼，雙相組織應(yīng)獨立存在且含量較大。一般來說，奧氏體基體上鐵素體15%或鐵素體基體上奧氏體15%的奧氏體+鐵素體雙相不銹鋼可稱為雙相不銹鋼，本文簡稱為雙相不銹鋼。2.1中國雙相不銹鋼發(fā)展歷史在國外發(fā)展雙相不銹鋼的基礎(chǔ)上，我國也從70年代中期開始發(fā)展雙相不銹鋼，主要發(fā)展含氮鋼，注重氮對鋼性能和工藝的影響。到目前為止，有包括五個鋼種在內(nèi)的一系列牌號，但只有低鉻鋼牌號列入國標，其余均按企業(yè)標準生產(chǎn)

5、。目前鋼板國家標準正在修訂中，Cr22、Cr25雙相不銹鋼將考慮接受該標準。我國雙相不銹鋼僅處于國外第二代雙相不銹鋼的發(fā)展水平，鋼中氮含量在0.2%以下。對于目前國外已進入市場的氮含量為0.25%-0.35%的超級雙相不銹鋼，我國還處于實驗室開發(fā)階段。AOD精煉工藝和雙相不銹鋼連鑄工藝的成熟將有助于超級雙相不銹鋼板工業(yè)試制的成功。目前，我國雙相不銹鋼的主要產(chǎn)品是管材、板材和復合板，以及鍛件和鑄件，產(chǎn)量很少。219mm無縫管和457mm薄壁等離子焊管研制成功，2205和Q345C復合板也已用于長江三峽工程排沙管和深孔襯砌。據(jù)不完全統(tǒng)計，1999年雙相不銹鋼的消費量約為2000t，近兩年的年消費量

6、達到4000t，翻了一番。隨著應(yīng)用的發(fā)展，國內(nèi)產(chǎn)品已經(jīng)不能滿足要求，尤其是一些工程項目，仍然以進口為主。目前，中國已具備制造雙相不銹鋼和超級雙相不銹鋼設(shè)備的實力和水平。化工機械廠、石化機械制造公司、重型機械等近10家大中型機械制造企業(yè)制造了近百臺雙相不銹鋼設(shè)備?；C械廠和重型機械也可按國外標準制造多臺設(shè)備，分別出口印度和馬來西亞?；C械廠和石化機械制造公司不僅能制造普通雙相不銹鋼設(shè)備，也能制造超級雙相不銹鋼設(shè)備。當然，UNS S32750和UNS S32760超級雙相不銹鋼管是進口的。至于油氣和石化工業(yè)所需的管線鋼，中國最近兩年才開始該領(lǐng)域的制造和焊接，在該領(lǐng)域還有待經(jīng)驗積累1。2.2雙相

7、不銹鋼的主要代表品牌雙相不銹鋼一般可分為四類:低合金型代表品牌為UNS S32304(23Cr-4Ni-0.1N)，PREN值24 25；中合金型代表品牌為UNS S31803(22Cr-5Ni-3Mo-0.15N)，PREN值32 33；高合金型-標準牌號為UNS s 32550(25cr-6ni-3mo-2cu-0.2n)，PREN值38 39；超級雙相不銹鋼標準牌號為UNS S32750(25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N)，PREN值 40 7。(普倫耐點蝕指數(shù)Pren鉻%+3.3鉬%+16氮%)低合金UNS S32304不含鉬，因此在抗應(yīng)力腐蝕方面可以代替AISI304或316。

8、中合金UNS S31803的耐蝕性介于AISI 316L和6%Mo+N奧氏體不銹鋼之間。高合金型，一般含25%的鉻、鉬和氮，有的還含銅和鎢。這種鋼的耐蝕性高于含22 %Cr的雙相不銹鋼。超級雙相不銹鋼，含高鉬和氮，有的還含鎢和銅，適用于苛刻的介質(zhì)條件，具有良好的耐腐蝕性能和機械綜合性能，可與超級奧氏體不銹鋼相媲美。代表性品牌的主要化學成分見表2-1:表2-1代表了該品牌的主要化學成分。類型UNS品牌化學成分，%C鉻鎳鉬銅普通低合金型S323040.0323四十四20.050.20低合金型S318030.0322五三0.080.20低合金型S322050.0322五三0.140.20低合金型S3

9、25500.0425六三0.100.25超級決策支持系統(tǒng)S327500.0325七四0.240.32資料來源:2004年2月焊接設(shè)備與材料J。焊接技術(shù)”2.3雙相不銹鋼的性能特征(1)含鉬雙相不銹鋼在低應(yīng)力下具有良好的抗氯化物應(yīng)力腐蝕性能。(2)雙相不銹鋼具有良好的抗點蝕性能，抗點蝕當量PRE=Cr%+3.3xMo%+16xN%。(3)良好的耐腐蝕性、耐疲勞性和耐磨耐蝕性。(4)綜合力學性能好，強度和疲勞強度高。(5)焊接性好，熱裂傾向低，焊前一般不預(yù)熱，與奧氏體不銹鋼或碳鋼等異種鋼焊接，焊后不熱處理。(6)含低鉻(18%Cr)的雙相不銹鋼熱加工溫度寬，電阻低，可以不經(jīng)鍛造直接軋制開坯生產(chǎn)鋼板

10、。含高鉻(25%)的雙相不銹鋼的熱加工難度略大于奧氏體不銹鋼，可生產(chǎn)板材、管材、線材等產(chǎn)品。(7)冷加工的加工硬化效應(yīng)大于18-8奧氏體不銹鋼。在管板變形的早期，需要施加較大的應(yīng)力來變形。(8)與奧氏體不銹鋼相比，具有較高的導熱系數(shù)和較低的線膨脹系數(shù)，因此適用于制造設(shè)備襯里和復合板，也適用于制造換熱器芯體，換熱效率高于奧氏體不銹鋼。(9)高鉻鐵素體不銹鋼的各種脆性傾向不應(yīng)用于高于300的工作條件。雙相不銹鋼中的鉻含量越低，等脆性相的危害就越小。2.4雙相不銹鋼的性能比較由于雙相不銹鋼兩相結(jié)構(gòu)的特點，通過適當控制化學成分和熱處理工藝，雙相不銹鋼具有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的特性。(1)與奧氏體

11、不銹鋼相比，雙相不銹鋼具有以下優(yōu)點:(1)屈服強度是普通奧氏體不銹鋼的一倍以上，并有足夠的塑性和韌性用于成型。雙相不銹鋼制造的儲罐或壓力容器的壁厚比常用的奧氏體少30-50%，有利于降低成本。(2)具有優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕開裂性。即使是合金含量最低的雙相不銹鋼也比奧氏體不銹鋼具有更高的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能，尤其是在含有氯離子的環(huán)境中。腐蝕是普通奧氏體不銹鋼難以解決的突出問題。(3)在眾多介質(zhì)中應(yīng)用最廣泛的2205雙相不銹鋼的耐腐蝕性能優(yōu)于普通316L奧氏體不銹鋼，而超級雙相不銹鋼具有極高的耐腐蝕性能。有些介質(zhì)，如醋酸和甲酸，甚至可以替代高合金奧氏體不銹鋼甚至耐腐蝕合金。(4)具有良好的抗局部腐蝕性能

12、。與相同合金含量的奧氏體不銹鋼相比，其耐磨性和耐疲勞腐蝕性均優(yōu)于奧氏體不銹鋼。(5)奧氏體不銹鋼的線膨脹系數(shù)低于奧氏體不銹鋼，接近碳鋼。適用于與碳鋼連接，具有重要的工程意義，如生產(chǎn)復合板或內(nèi)襯。(6)與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼在動態(tài)或靜態(tài)載荷條件下具有更高的吸能能力，對于應(yīng)對結(jié)構(gòu)件碰撞、爆炸等突發(fā)事故具有明顯的優(yōu)勢和實際應(yīng)用價值。(2)與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的缺點如下:(1)應(yīng)用的普遍性和通用性不如奧氏體不銹鋼，例如其使用溫度必須控制在250攝氏度以下。(2)其塑性韌性低于奧氏體不銹鋼，冷熱加工工藝和成形性不如奧氏體不銹鋼。(3)中溫存在脆性區(qū)，需要嚴格控制熱處理和焊接的工藝制度，

13、避免有害相的出現(xiàn)，損害性能。(C)與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢如下:(1)綜合力學性能優(yōu)于鐵素體不銹鋼，尤其是塑性和韌性，不像鐵素體不銹鋼那樣對脆性敏感。(2)除抗應(yīng)力腐蝕外，其它抗局部腐蝕性能均優(yōu)于鐵素體不銹鋼。(3)冷加工性能和冷成型性能遠優(yōu)于鐵素體不銹鋼。(4)焊接性能也比鐵素體不銹鋼好得多。一般不需要焊前預(yù)熱和焊后熱處理。(5)應(yīng)用范圍比鐵素體不銹鋼更廣。(D)與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的缺點如下:(1)雙相不銹鋼元素含量高，價格相對較高。一般來說，鐵氧體不含鎳。綜上所述，大致可以看出雙相不銹鋼的使用性能和工藝性能的概況。以其優(yōu)越的機械和耐腐蝕綜合性能贏得了用戶的青睞，成為

14、既節(jié)省重量又節(jié)省投資的優(yōu)良耐腐蝕工程材料。2.5雙相不銹鋼的應(yīng)用2.5.1工業(yè)應(yīng)用和雙相不銹鋼的應(yīng)用(1)煉油工業(yè)(氯化物和硫化氫)原油脫鹽裝置中的換熱器和管道。催化裂化裝置。催化吸收和解吸塔襯里、塔盤板、管道等。、汽油再熱器。加氫降解裝置。空氣冷卻器、脫硫反應(yīng)器和水冷卻器的熱交換器。(2)石油化工(中性氯化物)聚氯乙烯汽提塔和熱交換器。氯乙烯裝置中的盤管氧氯化反應(yīng)器和氯乙烯再沸器。甲醇合成反應(yīng)器催化劑管束、物流/流出物加水裝置、中壓閃蒸罐頂部冷凝器。合成羰基醇的管式環(huán)形反應(yīng)器。醋酸和其他有機酸(甲醛、甲酸)的生產(chǎn)設(shè)備和管道。(3)陸上和海上石油天然氣工業(yè)(含硫油井管和管道)。輸送管道和集氣管

15、。海上平臺的換熱器、水處理及給水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、噴水系統(tǒng)和穩(wěn)水系統(tǒng)。(4)紙漿和造紙工業(yè)連續(xù)硫酸蒸煮或間歇蒸煮裝置。如:木屑預(yù)熱器、消化器、冷凝器等。(5)化肥工業(yè)尿素行業(yè)。壓縮機CO2冷卻器管線。銨泵體。汽提塔的汽提管、高壓冷凝器的冷凝管、分解管和高壓分解塔的輸送管道。磷肥行業(yè)。反應(yīng)罐、泥漿循環(huán)和泥漿輸送管道。(6)高強度結(jié)構(gòu)構(gòu)件A.采用平臺鉆機和海底管道的牽引系統(tǒng)。蒸汽通過平葉片、駁船、油罐車等。2.5.2雙相不銹鋼在中國的應(yīng)用性能國外雙相不銹鋼已廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域，如制漿造紙、陸上和海上石油天然氣工業(yè)、化學加工工業(yè)、交通運輸(化學品船和油輪)、制藥和食品工業(yè)以及建筑工業(yè)等。大部分用于

16、制造反應(yīng)容器、各種工業(yè)設(shè)備和管道。在大多數(shù)應(yīng)用中，雙相不銹鋼被認為是一種高性價比的材料，它填補了普通奧氏體不銹鋼如316和高合金奧氏體不銹鋼之間的空白。以下是我國雙相不銹鋼在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的典型實例。(1)石油和天然氣工業(yè)這是國外雙相不銹鋼的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。目前已鋪設(shè)油氣管道1000公里。南海油田只有少量用油，全部靠進口。此外，從西部塔里木盆地開始的西氣東輸工程集氣管道考慮采用雙相不銹鋼焊管，我國有條件生產(chǎn)制造。煉油工業(yè)是最早使用國產(chǎn)雙相不銹鋼的部門，主要用于鎮(zhèn)海等煉油公司常減壓蒸餾塔的頂襯(或復合板)、塔組件、空冷器、水冷器等。最長的用了20年。鎮(zhèn)海煉化公司是中國最大的煉油基地，加工能力

17、1600萬噸，位居世界百強。冷凝和冷卻系統(tǒng)中的許多設(shè)備使用雙相不銹鋼。(2)化學和石化加工業(yè)該領(lǐng)域涉及面廣，工況復雜，介質(zhì)多樣，也是雙相不銹鋼較早使用較多的領(lǐng)域。甲醇是一種重要的能源化工原料。2002年中國產(chǎn)量210萬噸，進口量與此相當，國內(nèi)產(chǎn)量缺口較大。當然，也有一些(數(shù)千噸)出口國。目前，20萬噸的大型甲醇合成塔和10萬噸以下的多套中小型甲醇合成塔的催化劑管道全部采用雙相不銹鋼，大中型機組采用2205鋼管，進口管較多，小型機組采用18-5mo國產(chǎn)鋼管。齊魯石化公司氯乙烯裝置氧氯化反應(yīng)器冷卻盤管的介質(zhì)條件(氯化氫、水蒸汽)苛刻。目前已使用進口2205雙相不銹鋼，應(yīng)用效果有待觀察。石化公司乙烯

18、裝置催化劑再生冷卻器采用與DP3鋼相似的國產(chǎn)雙相不銹鋼00C25Ni7Mo3WCuN作為海水冷卻器管，海水出口溫度為40。斷斷續(xù)續(xù)用了15年，效果很好。煤化工廠粉煤氣化裝置的幾臺冷卻器采用進口2205鋼管。(3)化肥工業(yè)尿素行業(yè)也是最早使用國產(chǎn)雙相不銹鋼的部門。含氯離子水被廣泛用作工廠的熱交換設(shè)備。例如，在尿素裝置中，CO2壓縮機第三級冷卻器使用304L奧氏體不銹鋼管束，1個月后因應(yīng)力腐蝕開裂而泄漏。雙相不銹鋼可以使用5年以上，然后在第一和第二級冷卻器中使用18-5Mo或2205雙相不銹鋼。由于雙相不銹鋼在尿素介質(zhì)中具有良好的抗腐蝕疲勞性能，非常適合制造尿素生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備一壓泵泵體。國產(chǎn)0Cr

19、25Ni6Mo2N鋼能通過休伊晶間腐蝕傾向試驗，已在化肥廠、洞庭氮肥廠(五柱塞式)等大型化肥廠使用。我國中小型化肥廠壓釘泵的泵體基本采用18-5mo鋼，有幾十種采用高鉻含鉛雙相不銹鋼。另外，這種鋼的泵閥鍛件通過了日本JISG0573、G0591硝酸法、硫酸法檢驗，批量出口日本，價格比日本當?shù)厣a(chǎn)的便宜。另外，采用國產(chǎn)0Cr25Ni6Mo3CuN時效強化雙相不銹鋼，其耐磨、耐腐蝕性能用于尿素裝置主工藝管道中各種規(guī)格的高壓截止閥，效果良好。(4)交通運輸業(yè)近年來，海洋化學品運輸船行業(yè)是國外雙相不銹鋼的最大用戶，其消費量約占熱軋板的50%。化學品船裝載的液體貨物種類繁多，包括化工和石化產(chǎn)品、食品等。

20、，這就要求機艙材料耐腐蝕且具有高強度。如今，2205雙相不銹鋼已經(jīng)取代316L和317L奧氏體不銹鋼，成為海洋化工船舶的標準材料。中國在這方面剛剛起步。中國長江航運集團青山船廠采用歐洲建造標準，使用進口2205鋼板，自行成功制造首艘18500噸化學品船。鋼板消耗量約1200噸，已出口比利時。在國內(nèi)實現(xiàn)了用雙相不銹鋼建造化工船的突破，工廠已形成規(guī)?；a(chǎn)能力2。(5)造紙和制鹽輕工業(yè)由于雙相不銹鋼在中性氯化物溶液中具有良好的耐點蝕和縫隙腐蝕性能，我國開發(fā)了該鋼在真空制鹽和鹽硝聯(lián)產(chǎn)裝置中的應(yīng)用。20 30萬噸鹽廠的大型鹽水和芒硝蒸發(fā)罐采用了雙相不銹鋼內(nèi)膽和復合板，解決了設(shè)備的結(jié)鹽和腐蝕問題，最長使

21、用歷史達10年。雙相不銹鋼已經(jīng)在大型真空制鹽裝置中使用，中國已經(jīng)有了成熟的經(jīng)驗2。在制漿造紙領(lǐng)域，我國幾乎是空白，硫酸鹽法蒸煮仍然大多使用低碳鋼制作的蒸煮鍋。而雙相不銹鋼的蒸煮漂白設(shè)備在國外已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在國內(nèi)也有引進，但數(shù)量很少。綜上所述，可以看出國外雙相不銹鋼的使用有一定的局限性。比如國外廣泛使用雙相不銹鋼的幾個大的領(lǐng)域，如制漿造紙工業(yè)、石油天然氣工業(yè)、交通運輸業(yè)甚至建筑業(yè)，我們都沒有涉足，有的才剛剛開始。根據(jù)國情，利用雙相不銹鋼的性能優(yōu)勢，今后將繼續(xù)擴大其在化工、石化領(lǐng)域的應(yīng)用，并結(jié)合制漿造紙行業(yè)的技術(shù)改造，發(fā)展其在該領(lǐng)域的應(yīng)用。至于油氣管道，目前很難普及，雙相不銹鋼價格太高。但

22、雙相不銹鋼甚至超級雙相不銹鋼仍可用于制造油氣田所需的集氣管道、換熱設(shè)備等耐氯離子和硫化氫的設(shè)備。隨著海上運輸業(yè)的發(fā)展，化工船舶制造業(yè)方興未艾，需要大量的大型鋼板。這個缺口需要填補。至于在建筑行業(yè)的應(yīng)用，至今完全沒有涉及。事實上，濱海的城市雕塑景觀和民用熱水器用2304鋼的開發(fā)完全可以替代304和316奧氏體不銹鋼。3 205雙相不銹鋼205雙相不銹鋼最早由瑞典于20世紀70年代開發(fā)，材料等級為SAF2205，屬于第二代雙相不銹鋼。雙相不銹鋼合金2205是典型的含N、超低碳、鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼，由22%鉻、2.5%鉬和4.5%鎳-氮合金組成。其化學成分為:W(C)0.03%，W (N)2.

23、0%，W (P)0.03%，W (S)0.02%，W (Si)1.0%，W (Ni) = 4.5% 6.5%。它具有高強度、良好的沖擊韌性以及良好的整體和局部抗應(yīng)力腐蝕性能。與316L和317L奧氏體不銹鋼相比，2205合金具有更好的抗點蝕和縫隙腐蝕性能，具有較高的耐蝕性。與奧氏體不銹鋼相比，它具有較低的熱膨脹系數(shù)和較高的導熱系數(shù)，可焊性更好。目前國內(nèi)有2205不銹鋼管和2205雙相不銹鋼無縫管。205雙相不銹鋼板、2205不銹鋼棒、鍛造材料、管件、帶材等。早期的雙相不銹鋼可以抵抗均勻腐蝕和氯應(yīng)力腐蝕開裂，強度適中，但用于焊接時性能會大大降低。為了改善這種情況，在雙相不銹鋼2205中加入氮，不

24、僅提高了耐蝕性，而且獲得了良好的焊接性能。2205雙相鋼由于其特殊的性能特點，應(yīng)用廣泛，是迄今為止廣泛使用的雙相不銹鋼品牌。3.1 2205雙相不銹鋼的性能特征(1)均勻腐蝕性由于鉻含量(22%)、鉬含量(3%)和氮含量(0.18%)，2205在大多數(shù)環(huán)境中的耐腐蝕性優(yōu)于316L和317L。(2)抗局部腐蝕能力205雙相不銹鋼中鉻、鉬和氮的含量使其在氧化和酸性溶液中具有高度的耐點蝕和縫隙腐蝕能力。(3)耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼的雙相組織有助于提高不銹鋼的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能。在一定溫度下，應(yīng)該是 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view

25、/35678.htm t _blank 力在氧和氯化物存在的情況下，奧氏體不銹鋼會發(fā)生氯化物應(yīng)力腐蝕。由于這些條件難以控制，304L、316L和317L的使用在這方面受到限制。(4)抗腐蝕疲勞性205雙相鋼的高強度和耐蝕性使其具有高耐蝕性和疲勞強度。加工設(shè)備易受腐蝕環(huán)境和加載周期的影響，2205的特性非常適合此類應(yīng)用。(5)耐壓性與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼2205合金的抗壓強度是奧氏體不銹鋼的兩倍，與316L和317L相比，設(shè)計師可以減輕其重量。205合金特別適用于-50F/+600F的溫度范圍，在嚴格限制下(尤其是焊接結(jié)構(gòu))也可以在較低的溫度下使用。(6)熱成型在熱成形過程中，整個工件都

26、要加熱，溫度應(yīng)該在1750F到2250F之間，2205合金在這個溫度下非常軟。如果溫度過高，2205合金容易受熱撕裂。如果低于這個溫度，奧氏體就會斷裂。在1700F以下，由于溫度和變形的影響，金屬間相會迅速形成。熱成型后，應(yīng)立即在1900F的最低溫度下進行固溶退火，并淬火以降低其相平衡、韌性和耐腐蝕性。我們不建議消除應(yīng)力，但如果有必要，材料應(yīng)在1900F的最低溫度下進行固溶退火，然后快速冷卻和水淬。(7)冷成型205合金可以切割和冷成型。但是，由于2205合金具有較高的強度和硬度，比奧氏體鋼更需要冷成形，并且由于其強度較高，需要充分考慮回彈因素。(8)熱處理205合金應(yīng)在1900F的最低溫度下

27、退火，然后快速冷卻并用水淬火。這種處理應(yīng)用于固溶退火和應(yīng)力消除。如果應(yīng)力消除處理在低于1900F的溫度下進行，將容易導致有害金屬或非金屬相的沉淀。(9)機械加工性在高速機床上，2205合金的進給速度和切削速度與316L相同。如果使用炭化刀，切割速度會比316L降低20%左右，機械及其部件的性能在這里起關(guān)鍵作用。(10)焊接性能205合金的焊接性很好。2205合金的性能是焊接金屬和熱劣化部分仍保持與母材相同的耐蝕性、強度和韌性。205的焊接并不難，但需要設(shè)計其焊接工藝，使其焊接后能保持良好的相平衡，避免有害金屬相或非金屬相的析出。205可在下列設(shè)備中焊接:GTAW(鎢極氬弧焊)；GMAW(熔化極

28、氣體保護焊)；SMAW(“棒”電極)；鋸；FCW；還有爪子.(11)性能比較與316L和317L奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼2205合金具有更好的抗點蝕和抗裂紋腐蝕性能，具有較高的耐蝕性。與奧氏體相比，它具有較低的熱膨脹系數(shù)和較高的熱導率。與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼2205合金的抗壓強度是奧氏體不銹鋼的兩倍，與316L和317L相比，設(shè)計師可以減輕其重量。205合金特別適用于-50F/+600F的溫度范圍，在嚴格限制下(尤其是焊接結(jié)構(gòu))也可以在較低的溫度下使用。3.2 2205雙相不銹鋼的應(yīng)用領(lǐng)域因為2205雙相不銹鋼具有很強的耐腐蝕性(包括應(yīng)力腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕和晶間腐蝕等。)，具有較

29、高的強度和韌性。使其廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域。(1)壓力容器、高壓儲罐、高壓管道和熱交換器(化學加工工業(yè))。(2)油氣管道和換熱器管件。(3)污水處理系統(tǒng)。(4)制漿造紙工業(yè)的選粉機、漂白設(shè)備、儲存和處理系統(tǒng)。(5)旋轉(zhuǎn)軸、壓榨輥、葉片、葉輪等。在高強度耐腐蝕環(huán)境中。(6)船舶或卡車的貨箱。(7)食品加工設(shè)備。2205雙相不銹鋼焊接性能及工藝研究4.12205雙相不銹鋼的焊接機制焊接是一個冶金過程。2205雙相不銹鋼的焊接質(zhì)量取決于其焊縫和熱影響區(qū)鐵素體和奧氏體含量的平衡以及兩相組織的均勻性。在焊接過程中，金屬從熔化到冷卻，從冰點到1 200都是鐵素體。奧氏體在200 800從鐵素體中析出；中間相(

30、相、碳化物和氮化物)可能在80 475析出。因此，焊接線能量的輸入直接影響焊縫和熱影響區(qū)鐵素體的含量。線能量太小，不利于奧氏體析出；線能量過高，會造成合金元素Cr、Ni、Mo的燒損，導致材料的耐蝕性和力學性能變差，不能獲得良好的金相組織，中間相更容易析出。焊接循環(huán)最高溫度和快速冷卻能促進雙相不銹鋼的鐵素體化，鐵素體含量的增加導致沖擊韌性和耐蝕性下降。因此，選擇合適的焊接工藝參數(shù)非常重要。與奧氏體不銹鋼的焊接相比，2205雙相不銹鋼的焊接對污染更敏感，尤其是對水分和濕氣。任何一種油、脂、水分等污染物都會影響材料的耐腐蝕性能和機械性能，因此在焊接前應(yīng)嚴格清洗材料。雙相不銹鋼的焊接接頭形式應(yīng)事先做好

31、充分準備。如采用熱加工切割坡口，應(yīng)將坡口表面打磨至露出金屬光澤，并在坡口表面進行滲透試驗。焊接坡口最好用機器加工。通常雙相不銹鋼的焊接不采用預(yù)熱，因為預(yù)熱會降低焊接熱影響區(qū)的冷卻速度。當然，預(yù)熱有利于減少鋼材表面的水分。采用預(yù)熱減少水分時，必須先清洗焊接表面，然后均勻加熱至95。如果焊縫冷卻速度過快，焊接熱影響區(qū)鐵素體含量增加過多，采用預(yù)熱是有意義的。比如薄板焊接到厚板上，內(nèi)膽焊接到容器上，冷卻速度很快，可以考慮預(yù)熱。與奧氏體鋼相比，雙相不銹鋼具有導熱性好、熱膨脹系數(shù)低的特點，因此不會產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力，具有更高的抗熱裂性。因此，雙相不銹鋼可以用較高的線能量進行焊接，最高層間溫度為150。在實

32、際焊接中，需要保證層間溫度不高于工藝試驗中設(shè)定的層間溫度。焊接量較大時，應(yīng)合理安排焊接順序，保證焊縫間有足夠的冷卻時間，既能保證層間溫度，又能提高勞動生產(chǎn)率。焊接工藝評定試板的尺寸將影響冷卻速度和層間溫度。應(yīng)注意，由焊接工藝評定確定的層間溫度應(yīng)低于實際焊接時的溫度。因此，工藝評估不能預(yù)測在實踐中使用更高的層間溫度所導致的冷卻速率降低的程度。焊接后不需要熱處理。雙相不銹鋼在300 1000對溫度非常敏感，300 700的應(yīng)力消除處理會導致相的析出和475的脆化，降低韌性和耐蝕性。700 1000的應(yīng)力消除處理會導致金屬間化合物的析出，也會導致韌性和耐蝕性的降低。4.2 SAF 2205雙相鋼接頭

33、的基本要求及滿足要求的措施(1)焊接要求:焊接接頭無超過質(zhì)量標準的缺陷，力學性能滿足焊接結(jié)構(gòu)的預(yù)期使用性能要求。無焊接冷熱裂紋、應(yīng)力腐蝕、點蝕和相脆化。(2)預(yù)防措施:(1)雙相不銹鋼具有良好的可焊性。一般選用與母材成分相同或相近的焊接材料。由于碳含量對耐腐蝕性有很大影響，熔敷金屬的碳含量不應(yīng)高于母材。對于腐蝕性較弱或僅為避免腐蝕污染的設(shè)備，可選用Ti或Nb等穩(wěn)定元素或超低碳焊接材料。對于具有高耐酸腐蝕性的工件，通常選擇含鉬的焊接材料。合適的焊接材料不會引起焊接熱裂紋和冷裂紋，如焊條E309MoL-16和焊條A042氬弧焊絲H00Cr18Ni14Mo2。(2)焊接接頭的合理設(shè)計。避免腐蝕介質(zhì)在

34、焊接接頭中的積聚，減少或消除應(yīng)力集中，消除或降低焊接接頭的殘余應(yīng)力。在一般工藝措施下，只有加熱溫度在800-900時才能獲得理想的消除應(yīng)力效果。結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)盡量采用對接接頭，避免交叉焊縫，并將單一的V型坡口改為Y型坡口。(3)采用小熱輸入，即小電流、高焊接速度，以減少橫向擺動。在前一條焊縫冷卻到預(yù)熱溫度后，焊接下一條焊縫。焊接后，在750-800退火。退火后，迅速冷卻以防止相和475脆化。4.3 2205雙相不銹鋼的焊接工藝焊接205雙相不銹鋼的一些關(guān)鍵技術(shù)如下:(1)焊接方法和材料的選擇奧氏體不銹鋼的一般焊接方法，如手工電弧焊、鎢極惰性氣體保護焊和MIG焊，可用于焊接雙相不銹鋼。焊接材料應(yīng)由

35、鎳含量高于母材的雙相鋼制成。確保焊縫中奧氏體相占主導地位。焊縫中鐵素體含量控制在30% 45%之間為宜。(2)焊接工藝參數(shù)的選擇焊接能量太多或太少都不好。一般控制在0.5 2.5 kJ/cm。具體尺寸應(yīng)根據(jù)焊件厚度選擇。焊接時一般不需要預(yù)熱。但當焊件壁厚過大或環(huán)境溫度過低時，為防止焊縫中鐵素體含量過高和冷卻速度過快而產(chǎn)生熱量，必要時應(yīng)采取預(yù)熱措施。為了避免冷卻速度過低而導致析出相，應(yīng)控制多層/多道焊的層間溫度。(3)焊接熔池和背面的保護氣體保護焊時在保護氣體中加入氮氣可以提高焊縫的耐蝕性。有效的氣體保護是保證焊接質(zhì)量的前提。保護氣體的純度應(yīng)滿足工藝要求，并采用有效的背部保護工具。焊接開始時，應(yīng)

36、檢測焊縫背面的氧含量，符合工藝要求后才能開始焊接。(4)定位焊縫在定位焊過程中，如果長度過短，焊接過程將在沒有建立平衡的情況下結(jié)束，焊縫將迅速冷卻，這可能導致鐵素體含量高，韌性低，并因氮化物沉淀而降低耐腐蝕性。因此，如果采用定位焊，應(yīng)規(guī)定定位焊縫的最短長度，并采用較大熱輸入量規(guī)的參數(shù)。(5)焊接材料的保護材料表面引弧起弧是一個瞬間高溫過程，冷卻速度很快。表面顯微組織中鐵素體含量很高，對裂紋和腐蝕非常敏感，應(yīng)盡量避免。如果產(chǎn)生，必須用細砂輪打磨去除。焊接過程中對材料的保護非常重要，應(yīng)避免碳鋼、銅、低熔點金屬或其他雜質(zhì)對不銹鋼焊接材料的污染。在可能的情況下，不銹鋼板和碳鋼板應(yīng)分開存放和焊接。焊接和

37、切割時，應(yīng)采取措施防止飛濺、引弧、滲碳、局部過熱等。205雙相不銹鋼焊接注意事項:(1) 2205雙相不銹鋼強度高，延伸率比奧氏體不銹鋼小。因此，應(yīng)嚴格控制焊接質(zhì)量。如果焊接牢固，焊后就很難矯正。即使能矯正，也會產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力，使機械性能變差，耐腐蝕性能降低。(2)2205雙相不銹鋼的焊接對污染比較敏感，任何一種油、油脂和水分都會影響材料的耐腐蝕性能和機械性能。因此，在焊接前，應(yīng)使用丙酮清洗焊接區(qū)域，以徹底清除油、污垢、灰塵、水分和其他污染。(3)選擇合理的焊接線能量非常重要。當焊縫線能量較小時，由于快速冷卻，焊接熱影響區(qū)和焊縫中鐵素體含量較高，對耐蝕性和力學性能不利。但過高的焊縫能量會使

38、合金元素燃燒，冷卻緩慢，中間相析出，導致相結(jié)構(gòu)失衡，對耐蝕性和力學性能也不利。因此，通過調(diào)整焊接線的能量輸入，可以獲得最佳的焊縫和焊接熱影響區(qū)性能。(4)焊接完成后，應(yīng)對焊縫和焊縫熱影響區(qū)進行鐵素體檢測，以檢查焊接工藝的合理性。當鐵素體含量低于30%時，2205雙相不銹鋼將變脆3。4.4實驗材料和焊接工藝4.4.1測試材料和焊條本次試驗使用的原材料來自瑞典山特維克公司，牌號為SAF 2205(UNS ASTM 240-00 31803)，焊接試樣加工尺寸為150mm80mm6mm，焊條ER209 ( = 2。OMM)。試板和焊絲的化學成分見表4-1和表4-2。表4-1 2205雙相不銹鋼母材和

39、ER2209焊條的化學成分(質(zhì)量分數(shù)%)CSP硅錳鉻鎳鉬普通銅母材0.01660.0010.0240.360.8222.485.463.120.16-焊條0.0130.0070.0180.491.5422.928.613.180.180.012表4-2 2205試板基材的機械性能屈服強度Mpa拉伸強度Mpa斷裂后伸長率%硬度(HRB)66081533.040.1焊接工藝指導書根據(jù)掌握的技術(shù)，制定焊接工藝評定的工藝規(guī)范。表4-3是SAF2205雙相不銹鋼板的焊接工藝指導書。表4-3 2205雙相不銹鋼管焊接工藝指南日期:5月4日，焊接工藝評定報告編號: 001焊接方法:手工電弧焊機械化程度:半自

40、動化。焊接形式和坡口尺寸:接頭形式:如右圖所示。坡口形式:Y型坡口。e:1.5毫米間隙鈍邊p: 2mm傾斜角:75墊圈(材料和規(guī)格):其他:素描焊接基材:焊接材料:22052PW，瑞典Avesta公司生產(chǎn)母材:150毫米80毫米8毫米板材焊接材料:焊接材料類別ER2209雙相不銹鋼焊條焊接材料標準易于焊接和良好的熔化性。填充金屬尺寸2.00毫米焊接材料規(guī)格3.2350毫米其他的覆蓋電極注釋:ER2209是一種鈦鈣涂層不銹鋼焊條，具有優(yōu)異的機械性能和抗晶間腐蝕性能，可用于交流和DC。出色的操作性能。用于焊接工作溫度低于300的耐腐蝕不銹鋼結(jié)構(gòu)。注意事項:焊接前，焊條需在250烘烤1小時，并盡量使

41、用DC電源。用交流電焊接時，熔深較淺，電流不宜過大，以免焊條變紅。焊接位置:對接焊縫位置:平焊焊接方向:(上、下)-焊接溫度:25(室溫)，層間溫度小于150角焊縫位置:-焊接方向:(上、下)-焊縫寬度(周長):8 12毫米。金屬厚度(周長):2 4毫米焊接后的熱處理:溫度:()保持時間:(h)焊接設(shè)備:型號:松下DC脈沖TIG/手弧焊機SA-300TP-3電焊機技術(shù)參數(shù):1.輸出電壓:380伏2.相數(shù):單相3.頻率:50/60赫茲4.額定輸入容量:KVA DC20.2AC30.85.輸出電流(A) DC弧氬弧焊起弧電流:5 300手工焊:5 300焊接電流:5 300電弧閉合電流:5 300

42、6.氬弧焊:10 300手工焊接:10 300焊接電流:10 300電弧閉合電流:10 3007.DC氬弧焊輸出電壓(V):10.2 22.6手工焊接:20 32交流:10.222.6空載電壓(V): DC 1008.額定臨時負荷率:周期為10分鐘。9.整流方式:可控硅單相全波整流方式。10.外部特性:恒流特性。1.脈沖頻率:0.5 15赫茲12.脈沖寬度:15 85%13.增量時間:0.5 5.0秒連續(xù)調(diào)整。14.衰減時間:0.5 5.0秒連續(xù)調(diào)整。15.氣體預(yù)流時間:0.2秒在PCB上調(diào)整。16.氣體滯后時間:2 20秒連續(xù)調(diào)節(jié)。17.點焊定時:0.5 5秒連續(xù)調(diào)整。18.外形尺寸:415

43、x625x853毫米19.重量:193Kg電氣特性:電流類型:DC極性:反接焊接電流范圍:(a) 65-80引弧電壓(v): 150-220焊接工藝參數(shù):焊縫/層焊接方法填料焊接源電弧電壓焊接速度(厘米/分鐘)線能量(千焦/厘米)商標厚度極地的電流(a)一個電極電弧焊A0423.2毫米調(diào)換703045122電極電弧焊A0423.2毫米調(diào)換70304512焊接要求:1.坡口加工:板材切割后，用砂輪機打磨坡口，坡口角度單側(cè)為302.5，鈍側(cè)為0.51.5毫米。加工坡口不允許母材過熱變色。2.坡口和焊絲的清理:用25mm清理坡口外表面及其兩側(cè)，清理程序如下:拋光機拋光-丙酮(或無水乙醇)清洗。清理后

44、不能直接進行焊接作業(yè)，必須待坡口端面干燥后才能進行作業(yè)。焊絲也用海綿蘸丙酮(或無水乙醇)擦拭干凈。3.板材焊接施工前，應(yīng)根據(jù)焊接工藝評定編制焊接作業(yè)指導書，焊工應(yīng)按規(guī)定的焊接作業(yè)指導書進行焊接。4.小電流，快速焊接，輸入熱量應(yīng)控制在0.2 2.5 kJ/mm(工藝參數(shù)嚴格按照焊接工藝不會超過周長)，層間最高溫度100。對于多層焊縫，填充焊道的電弧能量不得高于襯墊的能量。因為最外側(cè)焊縫的熱影響區(qū)缺少外側(cè)焊縫的熱處理，所以很難獲得平衡的雙相組織。因此，在制定焊接工藝時，最后一道焊縫應(yīng)盡可能位于非工作介質(zhì)表面。環(huán)縫引弧應(yīng)在焊縫中進行，縱縫引弧和收弧應(yīng)在引弧板和滅弧板上進行。5.避免焊條橫向擺動過大和

45、熔池過寬，以避免電流過大和殘余應(yīng)力過高。6.手工電弧焊后，待焊縫冷卻后，打掉涂層，讓焊縫在涂層的保護下冷卻。防止氧化。7.當采用焊條電弧焊時，定位焊應(yīng)按適當?shù)拈L度和間隔進行。根部焊道不應(yīng)由點焊焊接而成。為了避免點焊造成的根部焊道裂紋，焊工應(yīng)在點焊前中斷根部焊接，待點焊完全磨平后再繼續(xù)根部焊接。8.焊條應(yīng)始終保持干燥，并存放在保溫桶中，焊條不得亂扔。9.不允許補焊。4技術(shù)措施:擺動焊接或非擺動焊接:非擺動焊接的擺動參數(shù):焊前清洗和層間清洗:機械拋光清洗方法:機械拋光。單道焊或多道焊(雙面):單絲焊或多絲焊雙面單道焊:單絲焊。觸點到工件的距離:(mm) 3 5其他:過程標準:焊后應(yīng)進行外觀檢查，不

46、得有咬邊、氣孔、裂紋、夾渣等缺陷。超出的焊接高度為0。8毫米，按473022005標準無損檢測，照相質(zhì)量為AB和II級。焊接板樣品:(如圖4-1(a)和(b)所示)(a)(b)圖4-1 2205雙相不銹鋼焊接板樣本熱處理工藝對2205雙相不銹鋼性能的影響5.1金相試樣的制備方法選擇上述滿足焊接和焊縫要求的雙相不銹鋼成型焊板，用手動砂輪機將焊板周圍的焊渣和焊縫毛刺磨平至要求的規(guī)格。用數(shù)控線切割機將拋光后的板材切割成10mm10mm8mm的小塊，用于后續(xù)測試。金相試樣的制備包括取樣、鑲嵌、研磨、拋光和浸蝕五個步驟。試驗所用設(shè)備和材料:(1)金相顯微鏡；磨床；拋光機；(4)吹風機；5樣品；6不同類型

47、的砂紙；(7)玻璃板；8.拋光粉懸浮液；酒精；由1體積的濃硝酸和3體積的濃鹽酸組成的王水溶液；棉花；剪輯。(1)取樣是金相顯微分析中非常重要的一步。應(yīng)根據(jù)研究目的選擇微觀樣品的代表性部分。本實驗選取焊接板材中焊接條件較好的切片，打磨表面時需要倒角。在樣品切割過程中，不宜將樣品溫度升高太多，以免引起金屬結(jié)構(gòu)的變化，影響分析結(jié)果。(2)嵌體的尺寸過小，如形狀不規(guī)則的絲、片、帶、管等。，所以可以嵌入有特殊需求的樣品(表面結(jié)構(gòu)的觀察)。嵌體的方法很多，有低熔點合金嵌體、塑料嵌體、環(huán)氧樹脂嵌體、固定裝置等。目前一般采用塑料鑲嵌。塑料釤樣品由熱固性和熱塑性兩種塑料制成。前者為膠木粉或酚醛模塑料，不透明，顏

48、色多(一般為黑色)。這種塑料比較硬，但是耐酸堿腐蝕性差。后者半透明或透明，耐酸堿腐蝕性好，但較軟。兩種塑料嵌入樣品時，必須放入切割機的切割膜中加熱，熱固性塑料加熱溫度為110-150；熱塑性塑料為140-160。同時施加200kg/cm2的壓力，經(jīng)過一定時間后，撤除壓力，將釤嵌入樣品推出壓膜。這種方法速度快，但必須加熱加壓，可能會改變一些金相組織。例如，淬火馬氏體結(jié)構(gòu)被回火。當需要觀察樣品的幾個表面時，不能包埋。(3)研磨樣品的研磨一般分為粗磨和精磨。目的是獲得光滑平整的表面。準備拋光。粗磨(磨平)樣品研磨前，先用砂輪磨平或用銼刀銼平。磨削時，保持樣品的磨削面與砂輪側(cè)面平行，慢慢與砂輪接觸，并

49、對樣品均勻施加適當?shù)膲毫ΑＴ谀ハ鬟^程中，樣品應(yīng)沿著砂輪緩慢地來回接觸，并對樣品均勻地施加適當?shù)膲毫?。磨削時，試樣應(yīng)沿砂輪的徑向緩慢地來回移動，以避免在一處磨削時砂輪上的凹槽造成試樣不均勻。此外，應(yīng)注意不要使樣品因研磨而變熱。因此，樣品必須不時地在冷水中冷卻，以確保研磨表面的微觀結(jié)構(gòu)不會因研磨過程中的溫度升高而發(fā)生變化。一般要對樣品的研磨面進行倒角處理，去除研磨面的棱角(除滲碳層檢查地外，應(yīng)保留棱角)，避免精磨拋光時撕裂砂紙或刮擦拋光布。甚至導致樣品飛出拋光機傷人。當樣品表面平整后，完成粗磨，然后用水沖洗樣品并干燥。樣品經(jīng)過細磨和粗磨后，仍有粗而深的磨痕。為了準備拋光，需要進行精磨。細磨是將粗磨

50、后的樣品在砂紙上由粗到細打磨。精磨可分為手工研磨和機械研磨。手工打磨是將砂紙放在玻璃板上，從粗砂紙上打磨出樣品。打磨方向應(yīng)與砂輪的磨痕方向垂直，直至消除原磨痕。只有當前砂紙的磨痕全部磨掉后，才能更換下一張更細的砂紙。更換砂紙時，必須將樣品清洗干凈，避免將沙粒帶到砂紙上，使樣品劃出較深的滑痕。每次更換砂紙時；樣品的研磨方向也應(yīng)相應(yīng)改變(一般轉(zhuǎn)向90)。如果這次繼續(xù)；精磨是把它鋪在玻璃板上；用一只手在砂紙上輕輕按壓樣品的研磨表面；并退居前線磨礪；不能來回推。當模塊結(jié)束時；拿回去磨一磨。在研磨過程中，研磨面要壓得均勻，壓力要適中，保證樣品表面不會燙手或有太深的滑痕。直到研磨面上只有一個均勻的研磨痕跡

51、。拋光前打磨表面。在一套不同厚度測量值的金相砂紙上按從粗到細的順序進行打磨。砂紙?zhí)?180，280，320，0，01，03，04，05(4)拋光樣品的拋光是最好的打磨工藝。其目的是將樣品表面的磨損痕跡剔除，達到無磨損痕跡的光亮鏡面。樣品的拋光一般分為機械拋光、電解拋光、電解拋光和化學拋光。本實驗采用機械拋光的方法對樣品進行拋光。機械拋光樣品的機械拋光是在專用拋光機上進行的。拋光機的主體結(jié)構(gòu)由電機和撕裂拋光盤組成，轉(zhuǎn)速為300 500轉(zhuǎn)/分。帆布、呢子、羊絨、絲綢等拋光面料鋪在CD上。拋光時，拋光液不斷滴在拋光盤上。拋光液通常采用Al2O3、MgO或Cr2O3等細粉(粒徑約為0.3 1)在水中的

52、懸浮液(每升水中加入Al2O3 10g)或由非常細的金剛石粉末制成的糊狀拋光劑。Al2O3又稱剛玉，白色透明，用于粗拋和精拋。氧化鎂白，適用于鋁、鎂及其合金等軟質(zhì)材料的最終拋光。Cr2O3呈綠色，硬度高。適用于拋光淬火合金鋼、高速鋼和鈦合金。機械拋光是用極細的拋光粉對研磨面進行相對研磨和滾壓來消除磨痕。操作時，將樣品的研磨面均勻地壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤上(可先輕后重)，從邊緣向光盤中心徑向來回移動。拋光時間一般在3 5分鐘左右，樣品拋光后的表面應(yīng)是光亮的鏡面，沒有任何磨痕。指出拋光時間不宜過長，壓力液不宜過大，否則會產(chǎn)生無序?qū)?，導致金相分析結(jié)論錯誤。拋光后，用水沖洗樣品，用棉花或吹風機吹干。如果只需

53、要觀察金屬中的各種夾雜物或鑄鐵中的石墨形態(tài)，可以直接在金相顯微鏡下觀察樣品。(5)蝕刻拋光后的樣品研磨面，如果在顯微鏡下直接觀察，你所能看到的只是一片亮光，除了一些夾雜物或石磨外，除了各種組織外，你無法分辨出成分的機器形態(tài)特征。因此，有必要“等h 用腐蝕劑腐蝕樣品表面，以便微結(jié)構(gòu)能清晰地顯示出來5。最常用的金相組織顯示方法是化學腐蝕。化學蝕刻的主要原理是通過蝕刻劑在樣品表面引起的化學溶解或電化學作用(即微電池原理)來顯示金屬的結(jié)構(gòu)，它們的蝕刻方式取決于結(jié)構(gòu)中組成相的性質(zhì)和數(shù)量。對于純金屬和單相合金，刻蝕仍然是一個純化學溶解的過程。因為金屬和合金的晶界上的原子是無序的，能量很高，所以晶界很容易被

54、刻蝕出凹槽。同時，由于每個晶粒的原子排列方向不同，其各自的溶解速率也不同，從而造成不同程度的刻蝕。在垂直光線照射下，會顯示出深淺不同的紋路。對于具有多于兩相的合金結(jié)構(gòu)，蝕刻主要是電化學蝕刻過程。由于各相的組成不同，各相具有不同的電極電位。當樣品浸在具有電解質(zhì)效應(yīng)的刻蝕劑中時，兩相之間形成無數(shù)對“微電池”，帶負電位的一方成為陰極，在正常的電化學作用下不會被刻蝕，保持原有的光滑表面。當光線照射在樣品不平整的表面上時，由于光線的反射程度不同，在顯微鏡下可以觀察到各種結(jié)構(gòu)和組成相。浸蝕法通常包括將樣品的研磨面浸入浸蝕劑中，或者用浸蝕劑在棉花上擦拭樣品表面。蝕刻時間要合適，當樣品研磨面變暗時可以停止。如

55、果蝕刻不充分，可以重復蝕刻。蝕刻后，立即用清水沖洗，然后用蘸有酒精的棉花擦拭研磨表面并吹干。至此，金相樣品的制備全部完成，可以在顯微鏡下進行金相組織的觀察和分析。5.2金相試樣的熱處理工藝和顯微組織觀察在SRJX-4-3箱式電阻爐中加熱樣品進行熱處理。一組樣品在950、1050和1150固溶2h，然后用水冷卻。另一組樣品在1050固溶2小時，然后水冷，在650、750和850時效不同時間，然后水冷。60時效時，保溫時間為10 min、30 min、1h和2h；在70和850時效時，保溫時間分別為2h、4h、10h和20h。熱處理后，用200#、280#、320#、400#和600#金相砂紙打磨

56、樣品，然后用1m Al2O3打磨，在5mg FeCl 3+15ml HNO 3+50m l HCl+100ml H2O溶液中腐蝕。溫度為82 89，時間為2 6分鐘。在QantLab金相分析系統(tǒng)上進行組織觀察和定量分析。205不銹鋼試樣在不同溫度下時效處理后的顯微組織如圖5-1所示。可以證實，時效過程中鐵素體確實發(fā)生了 +相變。時效溫度高時，/相界與相同時相形核長大；在低溫下，它會在/相邊界處偏析并形核，然后生長到相。相的形態(tài)隨溫度的不同而不同。在高溫下，相容易形成團塊；在低溫下，相容易形成片層結(jié)構(gòu)。相的形核位置和形態(tài)隨溫度變化的現(xiàn)象可以解釋為:相的析出受Cr和Mo的擴散行為控制。隨著溫度的升

57、高，Cr和Mo容易擴散富集，所以容易在相界同時形核，相容易聚集長大成團。低溫時，C r和M o的擴散系數(shù)降低，但由于晶界擴散系數(shù)高于晶體，/相界面Cr和Mo的比值有利于相的形成，此時主要是相界析出，形成片層結(jié)構(gòu)。(a)(b)(c)圖5-1 2205雙相不銹鋼在不同溫度下時效后的顯微組織(a)在650下保溫2h；(b)在750下保溫2h；(c)在850下保溫2小時。205不銹鋼在600時效不同時間的顯微組織如圖5-2所示。從圖5-2可以看出，相的含量隨著時效時間的延長而增加。相是兩相組織中相分解產(chǎn)生的，時效時間長到足以使相幾乎消失，即固溶結(jié)構(gòu)(+)因時效最終轉(zhuǎn)變?yōu)閮上嘟Y(jié)構(gòu)(+)。同時，在長期時效

58、過程中，相粗化并聚集成塊狀。(a)(b)(c)圖5-2 2205雙相不銹鋼時效不同時間后的組織變化(a)在750下保溫2h；(b)在750下保溫4小時；(c)在750下保溫10小時5.3熱處理工藝對樣品力學性能的影響從表5-1可以看出，與1050固溶處理相比，650和750時效后材料的強度明顯提高，但韌性有所下降。當時效時間一定時，材料的強度隨著時效溫度的升高而降低，延伸率()和面積收縮率()也隨之降低。當時效溫度一定時，隨著時效時間的延長，材料的強度明顯提高，但塑性明顯降低。說明時效處理對材料有一定的強化作用。時效處理后，顯微組織中出現(xiàn)相，析出相的含量隨著時效時間的延長而增加。相屬于脆性相，

59、硬度高，脆性大。當材料發(fā)生塑性變形時，晶界析出的脆性相阻礙鐵素體相和奧氏體相的位錯運動，產(chǎn)生平面堆積群，使位錯運動困難。同時位錯滑移的距離變短，說明材料的變形抗力提高，產(chǎn)生一定的強化作用，塑性降低。隨著析出相含量的增加，脆性相的強化作用增強。60、750和850時效和1050固溶處理材料的拉伸性能比較見表5-1。601h時效顯著提高了材料的強度，s和b分別提高了17.7%和18.2%，但塑性略有下降，和分別下降了12.6%和15.8%，表明該材料在650具有較強的強化作用。表5-1不同時效處理后2205不銹鋼試樣的力學性能樣本數(shù)量屈服強度s/MPa拉伸強度b/MPa伸長率/%截面收縮/%原板6

60、6081533.075.01050時的固溶體70569525.576.0650攝氏度* 1小時74682022.427.9750* 2小時75083019.818.3750攝氏度* 10小時77183515.511.3850攝氏度* 10小時71082013.111.1不銹鋼在650時效時，兩相組織中的相發(fā)生調(diào)幅分解，相分解為彌散的富鉻和富鐵相。富鉻的在相表面析出，與母相形成共格關(guān)系，產(chǎn)生嚴重的共格畸變，顯著增加位錯運動的摩擦阻力，阻礙位錯運動，使其難以滑移，從而產(chǎn)生強烈的強化作用，增加材料的強度。從相析出的富鉻對組織中相的塑性變形影響不大，對材料的塑性影響不大。5.4熱處理工藝對雙相不銹鋼維