254smo固溶处理后显微组织

超级奥氏体不锈钢 254SMo 的高温析出相研究

摘要：

采用金相显微镜、扫描电镜及显微硬度计等检测技术，研究了固溶时效处理及夹杂物对超级奥氏体不锈钢254SMo 高温析出相的影响。 

结果表明：超级奥氏体不锈钢 254SMo 在固溶处理 1250℃ × 30 min 后，其组织为单一奥氏体，高温析出相基本溶解；当时效温度为 950 ℃，随着时效时间的延长，高温析出相的数量逐渐增加；当时效时间为5h，随着时效温度的升高，高温析出相的数量越来越少；夹杂物的存在可作为析出相形核核心，促进析出相的析出；高温析出相为 σ 相，形貌多以条状和胞状分布为主，主要为富 Cr、Mo 和低 Ni 化合物，其硬度高于基体，属于硬质相，这种硬质相的形成会降低超级奥氏体不锈钢 254SMo 的热加工性。

关键词：超级奥氏体不锈钢； 254SMo； 254SMo析出相； 254SMo固溶处理； 254SMo时效

超级奥氏体不锈钢 254SMo 在 20 世纪 70 年代诞生于瑞典，是一种超低 C、高 Cr、高 Mo 的奥氏体不锈钢，含有 N、Cu 等合金元素，具有优异的耐点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀性，在氯化物和还原性酸介质中的耐蚀性尤为突出[1-3]，主要用于石油、化工等行业。 

奥氏体不锈钢中的高温析出相主要为碳化物、氮化物和金属间化合物，这些析出相通常被认为是有害相， 可导致材料的力学性能和耐腐蚀性能下降[4]。 鉴于此， 本文研究了固溶时效处理及夹杂物对超级奥氏体不锈钢 254SMo 高温析出相的影响，以为该钢的冶炼及热轧生产工艺制订提供指导。

1实验材料与方法

材料为超级奥氏体不锈钢 254SMo， 其化学成分如表 1 所示。 试样规格为10mm×10mm×10mm，具体热处理工艺为： 将 254SMo 铸态试样进行固溶处理，工艺为 1250℃ × 30 min，水冷，然后将固溶处理的试样分别在不同时效温度 950、1000、1100 和1200℃下保温 1、3、5h 后水冷。 所有热处理加热均在箱式电阻炉中进行。

表 1 超级奥氏体不锈钢 254SMo 的化学成分(质量分数，% )

采用金相显微镜对铸态、 固溶处理和时效处理后的显微组织进行观察； 用显微硬度计测量固溶时效处理后基体和析出相的显微硬度； 采用扫描电镜对试样中的夹杂以及析出相的形态进行观察， 并对其构成进行定量分析； 采用 XRD 分析仪对基体和析出相进行分析，以确定其类型和结构。

2实验结果与分析

2.1 铸态显微组织

图 1 为超级奥氏体不锈钢 254SMo 铸态显微组织。 可看出，基体组织主要为奥氏体，显微组织中沿晶界有一些断续的高温析出相， 有些区域几乎连成网状，晶内也有少量析出相存在。 另外，在铸态组织中还存在少量夹杂物。

2.2 254smo固溶处理后显微组织

将254SMo 铸态试样进行固溶处理，在 1250℃温度下保温 30min，水冷后的显微组织如图 2 所示。可知，经固溶处理后的显微组织，晶界处的高温析出相已基本溶解固溶于奥氏体基体中， 组织为单一的奥氏体组织。由于钢质纯净度不高，在晶内和晶界处存在较多夹杂物。 对固溶处理后的试样组织进行显微硬度分析，晶界处的显微硬度略有差别，这与部分元素的偏析有关。所以从总体来说，铸态组织得到了充分的固溶。