热处理对20Cr25Ni11Mo3CuWV不锈钢组织和硬度的影响

知识普及

双相不锈钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，具有良好的力学性能和耐腐蚀性能，主要应用在石油、化工、建筑、船舶等行业中。碳元素是提高合金强度最有效、最经济的元素之一，但到目前为止，关于高碳双相不锈钢组织和性能的研究比较少，因此，以高碳双相不锈钢20Cr25Ni11Mo3CuWV为研究对象，研究了经不同固溶和时效处理后，该钢组织中析出相的变化及其对合金硬度的影响。为对这类合金的进一步研究和在工业生产中的应用，提供了有效的依据和指导。

采用中频感应电炉对双相不锈钢进行熔炼并在砂型中浇注成圆形铸锭。把铸锭锻造成10mm厚的板，再热轧制成厚度为5mm的板材，在板材上取50mm×50mm的试样进行试验。合金的主要成分见表1。固溶温度分别为1050、1150和1250℃，保温时间为20min。采用JSM-6610LV扫描电子显微镜及附带的能谱仪，分析相的形貌和成分。采用型号为D/max-2500pc-X的X射线衍射仪对合金试样进行物相分析，Cu靶2θ范围为25°～95°。采用HR-150D洛氏硬度计测量试样的洛氏硬度。
表1  试验用双相不锈钢的化学成分（质量分数，%）

C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Mo	W	V	Cu	Fe
0.20	0.44	0.32	0.02	0.05	25.06	11.33	3.15	2.89	2.66	2.91	余量

试验结果发现：
（1）该双相不锈钢经固溶处理后，组织中残留颗粒组织为铬碳化物，当固溶温度达到1250℃时都不能使其完全溶解；
（2）随固溶温度升高，铁素体含量不断增加，在1150℃时合金硬度值最低（25.8HRC）；
（3）合金在1150℃固溶处理后，再经不同温度时效处理，会出现两个硬度峰值，分别对应在450℃（38.1HRC）和700℃（52.9HRC）时。前者是因为铁素体相中发生调幅分解析出了具有共格关系的富铬相和富铁相，后者则主要是在铁素体相中因共析转变连续均匀析出了大量的σ相。