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氮在双相不锈钢管两相中的分配
关闭】【点击: 】 【发布日期:2017-08-30 15:20】【编辑:东莞市联顺金属材料有限企业】【来源:

氮在双相不锈钢两相中的分配

 

双相不锈钢中有奥氏体和铁素体两种基体相,两相的体积比各占一半时具有最佳的综合性能。氮在奥氏体相与铁素体相中分别的溶解度与前述奥氏体不锈钢与铁素体不锈钢中的溶解度分别类似。不存在双相不锈钢统一的溶解度。双相不锈钢的化学成分是指钢的平均成分。但合金元素在奥氏体相和铁素体相中含量的分配是不同的。铁素体相中会富集铁素体形成元素;奥氏体相会富集奥氏体形成元素。某合金元素在铁素体相中的含量与该元素在奥氏体相中的含量之比值称为双相不锈钢中该元素在两相中的分配系数。合金元素对在固溶状态(1040~1090℃)的大多数双相不锈钢中两相的分配系数是相似的。主要合金元素的分配系数见表5。

 

由表5可见,氮是合金元素中分配系数最低的元素。双相不锈钢中奥氏体相中的氮含量为铁素体相中氮含量的10倍。氮为两相含量差别最大的元素,其他元素除磷为2.5倍外,均为1.1~2倍。氮含量在两相中的差别是其他元素差别的4~9倍,是其他奥氏体形成元素的6~9倍。这是氮在双相不锈钢中的特殊性能。

 

双相不锈钢中的氮含量上限与奥氏体不锈钢一样取决于熔炼液相中氮的最大溶解度。铬、钼含量可提高溶解度;碳、镍含量可降低溶解度。现代双相不锈钢铬、钼含量高,碳含量基本上均为超低碳(C≤0.03%),镍含量常为奥氏体不锈钢的三分之一或四分之一。因而双相不锈钢熔炼液相中氮的溶解度并不比奥氏体不锈钢低。即双相不锈钢的氮含量上限并不比奥氏体不锈钢管低。标准牌号S33207的氮含量为0.40%~0.60%。

 

如果某双相不锈钢的氮含量为0.50%,两相体积(或重量)各为50%。固溶温度时氮的分配系数为0.1。则奥氏体相中的氮含量应为0.91%,铁素体相中的氮含量应为0.09%。此时,由于奥氏体相中氮的溶解度可达1.4%(表2)。0.91%的氮含量远未达到溶解度。而由于铁素体相中氮的溶解度很低,铁素体相中0.09%的氮含量可能已接近或超过氮的溶解度。

前已提及,为达到更好的性能,奥氏体不锈钢中溶入更多的氮量是有利的(指固溶状态)。而铁素体不锈钢中应尽量降低氮含量才有利。固溶后双相不锈钢中的奥氏体相中的溶解氮含量要明显高于奥氏体不锈钢中的溶氮量(约高一倍),使双相不锈钢中的奥氏体相具有更好的性能。而双相不锈钢中铁素体相中的氮含量仅为钢材平均氮含量的18%。

 

当然问题具有两面性。由于双相不锈钢中奥氏体相中的氮含量要高于相应奥氏体不锈钢中的氮含量。双相不锈钢中铁素体相中的氮含量也高于低碳氮的铁素体不锈钢。在钢材由高温向较低温度冷却时,两相中析出氮化铬的倾向都会更大,对性能会产生不利影响。

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