不銹鋼管在不同的臨界區(qū)退火溫度條件有哪些
不銹鋼管在不同的臨界區(qū)退火溫度條件下,奧氏體在鐵素體和珠光體界面的碳化物上形核并長大。為了使不銹鋼管的最終組織中保持一定的馬氏體含量,需要適當(dāng)提高臨界退火的溫度。而在退火溫度較高的情況下,由于碳的擴(kuò)散能力非常強(qiáng),奧氏體迅速長大,體積分?jǐn)?shù)所占比較很大,由于不銹鋼管的碳含量較低,故奧氏體內(nèi)的碳濃度降低。由于碳原子的活動能力很強(qiáng),且在奧氏體內(nèi)部分布區(qū)域均勻,所以奧氏體內(nèi)的貧碳區(qū)和富碳區(qū)的碳濃度相差不多,在緩冷過程中,貧碳區(qū)不易發(fā)生相變轉(zhuǎn)化為鐵素體,而且時(shí)間較短,所以在緩冷結(jié)束時(shí),仍存在大量的碳濃度較低的奧氏體晶粒。所以,在淬火過程中,受到淬透性的限制,奧氏體相變的產(chǎn)物為粗大的貝氏體,所以在臨界退火溫度為860℃時(shí)的組織以貝氏體為主。
由于兩相區(qū)的保溫時(shí)間非常短,奧氏體形核與長大過程中的元素?cái)U(kuò)散都是以碳元素為主的,而錳元素的擴(kuò)散則是非常有限的。有文獻(xiàn)指出,在退火過程中,錳元素達(dá)到最終平衡的時(shí)間比碳元素要高出幾個數(shù)量級,錳通過鐵素體或沿鐵素體晶界的擴(kuò)散都會導(dǎo)致奧氏體粒子周圍形成高錳的邊圈,所以,在奧氏體中錳元素往往在其晶粒的邊界處濃度較高。緩冷初始溫度為820'C時(shí)的最終組織中,所產(chǎn)生的貝氏體具有馬氏體邊圈便證明了這一點(diǎn),由于錳元素的分布不均,造成了奧氏體邊緣和內(nèi)部淬透性的差異,最終形成了如圖所示的貝氏體內(nèi)部和邊緣組織的差別。在退火溫度為790℃時(shí),由于退火溫度較低,奧氏體長大速率降低,使最終組織中的粗大貝氏體含量降低,由于初始的奧氏體晶粒尺寸有所減小,其受淬透性的限制也隨之降低。同時(shí),兩相區(qū)奧氏體的含量降低,使各個奧氏體晶粒中的碳含量增加,內(nèi)部的貧碳區(qū)和富碳區(qū)的碳濃度相差較大,貧碳區(qū)在緩冷過程中成為新生鐵素體的形核位置,產(chǎn)生了更多的取向附生鐵素體,而富碳區(qū)則在淬火過程中生成馬氏體島。緩冷過程需保證一定的時(shí)間,若繼續(xù)降低兩相區(qū)的退火溫度,則不能保證有足夠的緩冷時(shí)間,若保持原有的緩冷時(shí)間則有可能使奧氏體相變生成珠光體,而使雙相不銹鋼無縫管的力學(xué)性能惡化。
在工藝條件下不銹鋼管的拉伸斷口形貌,由圖可見,斷口由小的韌窩和較大的解理面組成,圖中箭頭所示為解理小平面。對比圖所示的不銹鋼管EBSD掃描晶界分布圖可見,斷口中的解理面尺寸與貝氏體一個晶粒的尺寸相對應(yīng)。圖中箭頭所示區(qū)域,在一個貝氏體晶粒內(nèi)部,存在大量的小角度亞結(jié)構(gòu),尺寸在51mm以上。在變形至一定程度時(shí),由于貝氏體的硬度小于馬氏體,并且體積較大,在高應(yīng)力狀態(tài)下,易在其內(nèi)部萌生裂紋,并隨變形繼續(xù)擴(kuò)展,裂紋擴(kuò)展至晶界處時(shí),尺寸大于鐵素體晶粒的尺寸,無法通過鐵素體的塑性變形來對裂紋的繼續(xù)擴(kuò)展產(chǎn)生阻礙,故最終貝氏體發(fā)生脆性斷裂。組織中存在貝氏體會影響雙相不銹鋼無縫管的成形性能,應(yīng)盡量避免貝氏體的產(chǎn)生,但是在提高臨界退火溫度時(shí),奧氏體的長大速率增加,不可避免地會造成貝氏體的牛成,因此,需要通過特殊的工藝對其長大速率進(jìn)行摔制。
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