中温时效对022Cr21Ni2Mn5N钢析出行为及冲击韧性的影响

双相不锈钢的组织由一定比例的铁素体α相和奥氏体γ相构成，因此兼具优良的耐氯化物应力腐蚀、耐点蚀性能和较高的强度、疲劳强度和良好的韧性，可广泛用于石化、化工、海工、核电、建筑、造纸、食品等领域。由于双相不锈钢化学成分的特点，在300～1000℃温度范围内可能析出M7C3、M23C6。型碳化物，Cr2N、CrN型氮化物或σ、χ、R型金属间化合物等，尤其在500～900℃中温时效析出的一些金属间相，可能造成钢的塑韧性急剧恶化，给钢的加工、使用带来较大困难。

钢铁研究总院的学者采用Thermo-Calc软件对022Cr21Ni2Mn5N双相不锈钢的近平衡态析出相进行了计算分析。采用光学显微镜、透射电镜、物理化学相分析方法对经中温时效处理后试验钢第二相的析出温度、种类、数量和位置进行了观察和研究，并分析了第二相析出行为对钢的冲击韧性的影响机理。结果表明：022Cr21Ni2Mn5N双相不锈钢在600～700℃中温时效时的析出相主要为六方结构的Cr2N相和面心立方结构的M23C6相，未见σ相析出。中温时效时，受制于该钢较低的Ｃ含量，M23C6相析出位置仅局限于相界、晶界处。该钢较高的N含量促进钢中Cr2N相析出，并在相界、晶界和铁素体晶内均有发现。时效初期M23C6和Cr2N均具有较高的析出速度，时效时间继续延长析出量增长放缓。时效处理时间和温度直接影响钢的冲击性能：时效初期第二相的快速析出导致钢的冲击功急剧下降；时效足够长时间，第二相析出量达到饱和，钢的冲击功趋于稳定值；并且600℃长时时效时，钢的冲击功值达到最小。