图2.5~图2.7分别为超级铁素体不锈钢Monit(00Cr25Ni4Mo4TiNb),奥氏体不锈钢316(0Cr17Ni12Mo2)和双相不锈钢2205(00Cr22Ni5Mo3N)的TTP(时间-温度-沉淀)图。
由图2.5可知,由于Monit钢中碳量很低,没有,金属间相σ、x和Laves(η)相均在600~900℃范围析出。x相析出最快,在800~900℃间仅保温约2min即可。可惜此图中没有标出约475℃下a'的析出范围。
由图2.6可知,在316不锈钢中, 碳化物析出最快,816~899℃间仅保温0.05h即可;由于316不锈钢中铬、钼量低,金属间化合物如σ、χ和η相的析出则比较缓慢。
由图2.7可知,在2205双相不锈钢中, 和x相的析出速度都比较快,在800~900℃间仅保温约1min即可,而σ相和α'相的析出,则需在各自的敏感温度停留至20min以上。研究表明,所有双相不锈钢自高温冷却过程中(如自1350℃冷却)一般均会有从铁素体到二次奥氏体(γ2)的转变(见本书铬镍双相不锈钢的发展和性能特点内容)。
当人们把不锈钢,例如图2.5的25-4-4超级铁素体不锈钢、图2.6的316奥氏体不锈钢和图2.7的2205双相不锈钢加热到适当温度(例如固溶处理温度),停留足够的时间并快速冷却,则钢中的碳、氮化物和金属间化合物就会溶入基体中形成C、N、Cr、Mo等元素过饱和的亚稳定的固溶体。但是当一旦再受到热加工、热成型和焊接等的热作用或固溶处理冷却速度不足,已溶入钢中的碳、氮化合物和金属间化合物又会从基体上或沿相界、晶界重新沉淀出来,从而严重影响钢的性能。对于固溶态不锈钢受热履历的影响而引起的这些相的析出敏感性,一般称为不锈钢的组织热稳定性。总的说来,不锈钢的组织热稳定性高,对碳、氮化物和金属间化合物析出敏度性低,对不锈钢的组织和性能是有益的。目前,随着各种高合金超级不锈钢的面世,为了提高钢的耐蚀性,加入大量Cr、Mo、N,钢的组织热稳定性下降,已引起人们高度关注。后面所涉及的热加工、热成型、热处理(固溶处理后的敏化和时效)以及焊接后性能的改变多属于组织热稳定性的影响。