不同温度对S32750双相不锈钢组织和性能的影响

郑 卫， 赵钧良

（宝钢特钢长材有限公司， 上海 200940）

试（实）验研究

不同温度对S32750双相不锈钢组织和性能的影响

郑 卫， 赵钧良

（宝钢特钢长材有限公司， 上海 200940）

研究了在1 050～1 200℃加热温度下S32750双相不锈钢的相组成，相中主要化学元素的变化，以及力学性能值。试验结果表明，在1 050～1 200℃加热时，S32750双相不锈钢无新相出现；随着加热温度的提高，γ的比例降低，α的比例升高，在1 100℃接近1：1。化学成分微观偏析程度降低，即，γ相中Cr、Mo含量逐渐增加，Ni含量逐渐降低。在δ相中则相反，屈服强度、抗拉强度、洛氏硬度从1 050℃至1 100℃降低，从1 100℃至1 200℃升高，使钢在1 100℃的屈服强度、抗拉强度、洛氏硬度最小值；而延伸率和冲击功则相反，在1 100℃的延伸率和冲击功达到最高值。

S32750 双相不锈钢 力学性能

S32750双相不锈钢是超级双相不锈钢的典型代表，属第三代双相不锈钢[1]。它比标准第二代双相不锈钢Cr、Mo、Ni、N等合金元素含量更高，耐应力腐蚀开裂性能和耐疲劳腐蚀性能优越，耐点蚀和缝隙腐蚀性能优良，耐点蚀系数在40以上，在有机酸和中低浓度无机酸中也有较强的耐腐蚀性能。机械强度高，热膨胀系数低，耐冲击。该合金在化肥、纸浆、海洋工程、炼制含硫原油等工业中具有广泛的应用潜力。

由于该合金在热加工过程中，奥氏体和铁素体中化学成分分布不均衡，造成在热轧、热锻过程中容易开裂。故本文对S32750合金不同温度下组织和性能进行了研究，为优化生产工艺提供指导。

1 试验材料和方法

在本次试验中，采用本公司正常生产的S32750双相不锈钢，化学成分见表1，其生产流程为EAF→AOD→模铸→锻造。在锻造过程中取样，然后在1 050℃至1 200℃不同温度下进行热处理，保温时间30 min，出炉后水淬。

表1 试验料的化学成分 %

采用Japan RIKAGU（Dmax-2550 40 kV 300 mA）对试样进行XRD分析，利用Axio vision显微图像分析系统测定双相不锈钢中两相含量的变化，根据GB6401和GB/T 13305表准对每个试样选定15个视场进行测量。采用高温拉力机和摆锤式冲击试验机对试样进行室温力学性能试验和冲击试验。

2 试验结果及分析

2.1 不同温度下的相分析

2.1.1 不同温度下的相组织

S32750合金经过不同加热温度保温后，显微组织中的各相含量如表2所示，随着加热温度的提高，γ的比例降低[2]，α的比例升高，S32750在1 100℃加热得到50%α+50%γ的金相组织。最佳的固溶温度在1 100℃左右，金相组织效果见下页图1。

表2 不同温度下保温30 min的铁素体含量

2.1.2 不同温度下的XRD分析

从S32750双相不锈钢在不同温度加热保温条件下（见下页图2）的XRD分析中可以看出：不同加热温度处理时间的水淬时，XRD的曲线变化与金相组织变化一致，并且组织都是α相和γ相。

2.1.3 不同温度下的相组织中的化学成分

图1 在不同温度条件下的金相照片

图2 不同温度下的XRD曲线

对S32750双相不锈钢试样进行微区成分分析，在同一试样中分别在δ相和γ相中测试同一合金元素值3次，然后取平均值，结果为表3所示。由表3试验结果表明，试样δ相中Cr、Mo含量相对较高，γ相中Ni含量相对较高，与熔炼成分相比存在一定的差别，这说明试样化学成分在相之间存在偏析。随着温度的升高，化学成分微观偏析程度降低，也就是说γ相中Cr、Mo含量逐渐增加，Ni含量逐渐降低，在δ相中则相反。

2.2 不同温度下的力学性能

从下页图3可以看出，随温度的提高，力学性能呈曲线变化。屈服强度、抗拉强度、洛氏硬度从1 050℃至1 100℃降低，从1 100℃至1 200℃升高，使钢在1 100℃的屈服强度、抗拉强度、洛氏硬度最小值；而延伸率和冲击功则相反，在1 100℃的延伸率和冲击功达到最高值。这与钢的组织变化一致，在1 100℃时，铁素体含量与奥氏体含量之比接近1∶1[3]，所以加热温度1 100℃时性能最佳。

表3 α相和γ相的主要化学成分

这是由于温度的提高，钢的组织再结晶完全程度逐渐提高，其组成相逐渐长大，这种随着温度的提高而发生组织再结晶使钢的强度逐渐下降，另外随着温度的提高，钢中还发生两相组织的转变，铁素体含量增加。随着铁素体含量的增加，钢的强度也逐渐增加，韧性下降[4]。

图3 不同温度下的力学性能

3 结论

1）随着加热温度的提高，γ的比例降低，α的比例升高，S32750在1 100℃左右加热得到50%α+ 50%γ的金相组织。

2）在1 050℃至1 200℃之间S32750双相不锈钢无新相出现。

3）随着温度的升高，化学成分微观偏析程度降低，也就是说γ相中Cr、Mo含量逐渐增加，Ni含量逐渐降低，在δ相中则相反。

4）随温度的提高，力学性能呈曲线变化。屈服强度、抗拉强度、洛氏硬度从1 050℃至1 100℃降低，从1 100℃至1 200℃升高，使钢在1 100℃的屈服强度、抗拉强度、洛氏硬度最小值；而延伸率和冲击功则相反，在1 100℃的延伸率和冲击功达到最高值。

[1] 吴玖.双相不锈钢[M].北京：冶金工业出版社，2002.

[2] 吴忠忠，宋志刚.固溶温度对超级双相不锈钢00Cr25Ni7Mo4N组织和性能的影响[J].特殊钢，2006，27（7）：4.

[3] 赵钧良，肖学山.高温下00Cr25Ni7Mo4N超级双相不锈钢的相组织及其元素含量变化研究[J].上海钢研，2006（3）:33-37.

[4] 宋志刚，陈斌，郑文杰.固溶温度对00Cr22Ni5Mo3N钢组织及力学性能的影响[J].钢铁研究学报，2004，16（6）：47-50.

（编辑：苗运平）

Effect of Temperature on Microstructure and Properties of S32750 Duplex Stainless Steel

ZHENG Wei,ZHAO Junliang
（Baosteel Special Metals Long Product Co.,Ltd.,Shanghai 200940）

Phase compositions of S32750 duplex stainless steel and the main chemical elements changes in the phase were investigated with the heating temperature of 1 050～1 200℃.Also the mechanical properties of the S32750 were tested in this paper.The results show that no new phase was produced in S32750 duplex stainless steel with the heating temperature from 1 050℃to 1 200℃.The proportion of γ phase decreases with the improvement of heating temperature,and the ratio of γ phase and α phase has reached 1:1 approximately in 1 100℃ as the α phase increases gradually.The micro-segregation degree of chemical composition is reduced.That is,the content of Cr and Mo increases as well as the content of Ni decreases in γ phase.The yield strength,tensile strength,Rockwell hardness decrease from 1 050℃to 1 100℃and increase from 1100℃to 1 200℃in δ phase.However,the elongation and impact energy reach the maximum value in 1 100℃.

S32750，duplex stainless steel,mechanical properties

TG142.71

A

1672-1152（2017）03-0010-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.03.04

2017-03-05

郑卫（1982—），男，上海人，2005年7月毕业于燕山大学金属材料专业，工程师。