緩冷制度對實驗不銹鋼管組織性能的影響

  浙江至德鋼業(yè)有限公司在淬火之前增加一段緩冷過程，使實驗不銹鋼管中產(chǎn)生一定量的取向附生鐵素體，從而優(yōu)化雙相鋼不銹鋼無縫管的成形性能。緩冷溫度分別設定為860℃、820℃和790℃，緩冷溫降為110℃，到達終止溫度后，直接淬火至室溫，然后通過200℃的低溫回火，優(yōu)化馬氏體和鐵素體之間的塑性相容性。由于鐵素體相變?yōu)閿U散相變，所以提高了臨界區(qū)退火的溫度，以此來增加碳原子的擴散速率，為取向附生鐵素體的形成提供條件。在較高的臨界退火溫度下，奧氏體的含量升高，在一部分完成鐵素體相變之后，仍能保證淬火后具有一定的馬氏體體積分數(shù)，從而保證雙相鋼不銹鋼無縫管的強度。

  圖為臨界退火溫度分別為860℃和820℃時，雙相鋼不銹鋼無縫管的微觀組織掃描照片。由圖可見，緩冷初始溫度為860℃時，組織中出現(xiàn)了大量的貝氏體，只有少量的鐵素體和M/A島的存在。貝氏體的晶粒尺寸較大，內(nèi)部為粗大的貝氏體板條組織，如圖所示。在該條件下，臨界區(qū)的奧氏體僅有小部分在緩冷過程中相變?yōu)殍F素體，在緩冷結束時仍存在晶粒尺寸較大的奧氏體晶粒，由于實驗不銹鋼管的碳含量較低，所以在淬火過程中，實驗不銹鋼管中的奧氏體基本全部轉(zhuǎn)變?yōu)榘鍡l貝氏體，不能滿足雙相鋼不銹鋼無縫管的要求。在緩冷初始溫度為820℃時，由圖可見，實驗不銹鋼管的微觀組織由鐵素體、貝氏體和馬氏體島組成嗍。貝氏體的晶粒尺寸明顯大于鐵素體和馬氏體，所占體積分數(shù)在20%左右。：圖為放大的后的微觀組織，由圖可見，貝氏體的邊緣處，在淬火過程中生成了一部分的馬氏體，但是由于淬透性不足，造成了其內(nèi)部的結構仍為較大的貝氏體板條。這是由于在緩冷結束后，仍存在部分晶粒尺寸較大的奧氏體，其內(nèi)部的碳濃度必然小于較小的奧氏體晶粒，直接影響到其淬透性，而導致貝氏體的產(chǎn)生。與860℃的緩冷始溫相比，在該條件下已有部分奧氏體淬火形成了馬氏體，晶粒細小并且分布均勻，但是由于貝氏體的存在，鐵素體所占體積分數(shù)仍僅在30%左右。

  圖為緩冷初始溫度為790℃時，實驗不銹鋼管的微觀組織掃描照片，由圖可見，緩冷至接近鐵素體相變終止點后，實驗鋼管中的鐵素體含量有所提高，體積分數(shù)接近50%，馬氏體島的尺寸有了明顯的細化。但在圖中，仍可以觀察到一定量的貝氏體組織，但是其含量已降至10%以下。在馬氏體相鄰處可以明顯的觀察到取向附生鐵素體的存在，如圖所示，馬氏體島出現(xiàn)在了鐵素體晶粒內(nèi)部，馬氏體島內(nèi)部的回火碳化物形態(tài)與上一小節(jié)中低溫回火組織相同。新生鐵素體和原鐵素體的晶粒取向相同，是通過原鐵索體的長大直接形成的，未相變的奧氏體在淬火后相變成為馬氏體，故出現(xiàn)了細小的馬氏體島存在于鐵素體內(nèi)部的現(xiàn)象，并且兩相的相界相比其他鐵素體和馬氏體的界面取向差較小，這與其來自同一原奧氏體晶粒有關。    

 對比不同緩冷初始溫度下雙相鋼不銹無縫管的微觀組織，可見隨著臨界區(qū)退火溫度的降低，組織中的貝氏體組織逐漸消失，但不能完全消除。馬氏體島的尺寸隨著溫度的降低有明顯細化的趨勢，并且緩冷溫度較低時，更利于取向附生鐵素體的產(chǎn)生。圖為新生鐵素體和細小馬氏體島的透射照片，在鐵素體內(nèi)部可以觀察到大量的可動位錯，其數(shù)量遠遠大于原鐵素體中的可動位錯數(shù)量，有文獻指出，取向附生鐵素體內(nèi)部存在大量的位錯，并且無沉淀相，因而具有較高的延性和較低的強度，幾乎不存在間隙原子，存在這樣的新生鐵素體，對實驗不銹鋼管的成形性能具有顯著的改善。