超级双相钢SAF2507中σ相析出的研究

双相不锈钢产量仅占全球不锈钢产量的1%，但其以优越的综合性能正日益受到人们的青睐和重视。近年来为了满足降低成本和适应苛刻环境的要求，含高Cr、高N的具有更高强度、更高耐腐蚀性的超级双相不锈钢正成为研究热点，瑞典SAND-VIC公司研发的SAF2507超级双相不锈钢就是其中之一。

与传统双相不锈钢类似，这种超级双相钢在650-950℃时效处理时，也会析出σ相、χ相、氮化物等金属间相。其中σ相为复杂四方结构，通常以片状、半网状存在于铁素体和奥氏体相界，其形成依赖合金元素的扩散置换和在两相间重新分布。由于σ相属于材料中的主要有害相，因此研究分析σ相析出行为的影响因素对于改善SAF2507的力学性能和耐腐蚀性能具有重要意义。主要研究有：

1、化学成分

研究结果显示，提高Cr、Mo等铁素体形成元素的含量不仅能够缩短σ相形成的孕育期，而且能够使σ相在更高的固溶温度下稳定存在。此外，Cr、Mo等元素含量的增加促使铁素体相体积分数的增加，铁素体共析转变会生成σ相，最终导致σ相析出量增加。

故此，应减少Cr、Mo等元素含量。

2、固溶处理

研究表明，提高固溶温度使铁素体含量增加，进而使铁素体中Cr、Mo等元素百分含量降低，推迟σ相形成时间。另一方面由于σ相主要在两相界面处形核，奥氏体相含量降低和铁素体相含量上升造成两相界面减少，延缓了σ相析出。采用合适的固溶温度和较大的冷却速度能够有效抑制σ相的析出。

3、时效处理

当时效温度较低时，先析出χ相，时效温度升高Cr、Mo扩散系数增大，χ一>σ转变进程加快,σ相析出量增大。随着时效温度升高,时效时间越长,相析出量越大。为尽量避免了σ相析出，时效温度不应高于600℃。

4、预先冷热变形

研究在800℃和900℃对25Cr-7Ni-3Mo进行50%的热变形后对于σ相析出的影响。结果表明当σ相析出量相同时，变形前所需时效时间是变形后的4倍。而在800℃时效前，对该材料预先进行12.5%的冷压，σ相析出速度是冷压前的5倍。

冷热变形均可加快固溶时效后σ相析出速度，其中冷变形的影响更为显著。

5、两相位向关系

研究表明，当奥氏体相和铁素体相接近或满足K-S位向关系时，σ相由于两相间的共格性在两相晶界处析出困难。奥氏体相和铁素体相应接近或满足K-S位向关系。

综上，对于这种新型SAF2507超级双相钢，应减少Cr、Mo元素含量，采用合适的固溶温度、较大的冷却速度，时效温度不应高于600℃，同时应注意规避冷变形，以及奥氏体相和铁素体相应接近或满足K-S位向关系，以此有效抑制σ相析出，确保其综合性能。