碳化物和氮化物对双相不锈钢组织的影响

  在双相不锈钢中，奥氏体中的碳含量较高，而铁素体中的铬含量较高，晶界是碳化物析出的有利位置，当双相不锈钢在低于1050℃加热时，便会在a/γ相界上形成碳化物。

  含碳较高（≥0.03％）的双相钢，在较高的温度范围950～1050℃，沿α／y相界可析出M₇C₃型碳化物，快冷通过这一温度区可避免这种碳化物的析出。低于950℃时，则析出M₂₃C₆型碳化物。碳化物的析出速率很快，有的双相钢在800℃时仅需1min即可析出M₂₃C₆型碳化物，通过快冷难以抑制其析出。M₂₃C₆型碳化物首先在a／y相界析出，在α／α和y／y晶界也有，而在α和y相的内部很少发现。M₂₃C₆型碳化物长大时需要消耗相邻α相区的铬，这部分铁素体区随即转变为Y2相，出现M₂₃C₆型碳化物和y2的聚集区。

  在双相不锈钢中出现碳化物沿晶界的析出不像在奥氏体中那样会带来大的危害，尤其是对耐晶间腐蚀性能。含0.03％C的超低碳双相钢中，碳化物的析出量很少，甚至不能分布在所有的晶界上，而超级双相不锈钢的碳含量一般在0.01％～0.02％的范围内，甚至没有任何类型的碳化物析出，可以不必担心碳化物析出带来的危害。

  由于现代含氮超级双相不锈钢的发展，对双相不锈钢中氮化物析出的研究显得十分必要。在含氮双相不锈钢中，Cr₂N是氮化物的主要析出形式，其晶体结构为密排六方（表2.7）。022Cr25Ni5Mo3N钢（0.014％C）高温固溶后水淬时，由于铁素体中氮的溶解度低，呈过饱和状态，快速冷却时，Cr₂N在铁素体的晶界和晶内析出。固溶温度升高，析出量增多。

  较高温度700～900℃时效时，在α／α和a／y相界和铁素体晶内都有Cr₂N析出。晶内析出的Cr₂N与基体a相保持一定的取向关系。Cr₂N的成分中还有铁和钼，实际为M2N型氮化物。晶界析出的Cr₂N更多的是等轴形貌。氮化物周围的贫铬促进了y2相的形成，y2相贫铬，其铬含量比奥氏体低3％左右，故γ2相耐点蚀性能较差。

  较低温度400～600℃长时间时效时，在α相内发现成行排列的短片状析出物，组成为M₂N。

  在022Cr22Ni5Mo3N钢的焊接接头的热影响区中还发现有CrN的析出，对钢的韧性和耐蚀性无显著影响。