固溶時(shí)間對304不銹鋼管金相組織的影響分析

 浙江至德鋼業(yè)有限公司對304不銹鋼管進(jìn)行固溶處理的主要目的是使試樣的組織成分能轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，且使組織成分中的合金元素得到充分的固溶，最后水冷使得組織成分轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗噼F素體組織。圖304不銹鋼管試樣在990℃不同固溶處理時(shí)間前后的金相組織照片。采用DX-2700型X射線衍射分析儀對990℃固溶處理不同時(shí)間前后304不銹鋼管試樣進(jìn)行物相測試，測試結(jié)果見圖。通過分析試樣金相組織圖和XRD衍射圖，得出固溶處理后的304不銹鋼管組織。

 從圖的衍射圖譜知，A1號304不銹鋼管試樣的組織為鐵素體、奧氏體、碳化物，其中黑色片狀組織是鐵素體，黑色的顆粒狀物質(zhì)是（Cr/Fe）23C6碳化物，余下的灰白色組織為奧氏體攣晶組織。從圖的衍射圖譜知，B1號試樣為經(jīng)過990℃，35分鐘的固溶處理，試樣的組織變得均勻，組織之間的晶界線較A1明顯；組織中的絕大部分已經(jīng)變成奧氏體組織，但是仍然有少量的（Cr/Fe）23C6碳化物與鐵素體組織。分析認(rèn)為，A1號試樣在經(jīng)過990℃，35分鐘的固溶處理后，試樣的初始組織中的大部分鐵素體與（Cr/Fe）23C6碳化物溶解轉(zhuǎn)變成奧氏體，因此固溶處理后的組織要比初始組織更均勻，但固溶溫度太低，固溶不充分。A2號試樣的組織為鐵素體、奧氏體、碳化物，試樣組織中有少量的未轉(zhuǎn)變的（Cr/Fe）23C。碳化物，黑色片狀組織是鐵素體，黑色顆粒狀物質(zhì)是（Cr/Fe）23C6碳化物，余下的為奧氏體組織。

 從圖的衍射圖譜知，B2號304不銹鋼管試樣為經(jīng)過990℃，55分鐘的固溶處理，試樣的組織明顯的比圖中的原始組織更均勻，組織的晶界線更明顯，組織為奧氏體、少量鐵素體、少量碳化物，但固溶溫度太低，固溶不充分。A3號試樣的組織為奧氏體、鐵素體、碳化物，黑色片狀組織是鐵素體，黑色的顆粒狀物質(zhì)是（Cr/Fe）23C6碳化物。B3號試樣為經(jīng)過990°℃，75分鐘的固溶處理，試樣的組織中出現(xiàn)了未溶解的鐵素體，原因是990℃的溫度接近不銹鋼的敏化溫度，不銹鋼組織在這個(gè)溫度區(qū)停留時(shí)，會沿著晶界析出（Cr/Fe）23C6為主的碳化物，引起晶界附近的鉻含量降低，使得奧氏體在固溶水淬后有一部分轉(zhuǎn)化成鐵素體組織。

 由上述三個(gè)原始試樣以及對應(yīng)的固溶溫度處理后的試樣后，原始試樣的組織和組織的均勻性也都得到了不同程度的改善，隨著固溶時(shí)間的增加，鐵素體和碳化物組織較大部分都溶解為奧氏體組織，比較以上試樣的晶粒組織，2號試樣的990℃，55分鐘是較好的，但固溶溫度太低，固溶不充分。圖304不銹鋼管試樣在1020C固溶處理前后的金相組織照片。X射線衍射分析儀對1020℃固溶處理不同時(shí)間前后304不銹鋼管試樣進(jìn)行物相測試，測試結(jié)果見圖。通過分析試樣金相組織圖和XRD衍射圖，得出固溶處理后的304不銹鋼管組織。

 A4號304不銹鋼管試樣的組織為奧氏體、鐵素體、碳化物，黑色塊狀組織為鐵素體組織，白色組織為奧氏體組織，少量的黑色點(diǎn)狀物質(zhì)為（Cr/Fe）23C6碳化物；B4號試樣為經(jīng)過1020℃，35分鐘的固溶處理，鐵素體并沒有顯著的溶解成奧氏體，是因?yàn)楣倘芴幚淼臅r(shí)間過短，鐵素體未來得及溶解成為奧氏體，試樣的組織為奧氏體、鐵素體、少量的碳化物，試樣組織的的晶界線很明顯，未見明顯的腐蝕坑。

 A5號304不銹鋼管試樣的組織為奧氏體、鐵素體、少量顆粒狀碳化物，組織的均勻性較差，耐腐蝕性也會較差；B5號試樣為經(jīng)過1020℃，55分鐘的固溶處理，原始組織中的絕大部分鐵素體與碳化物溶解成奧氏體，組織的晶界線明顯，是因?yàn)楣倘芴幚砗笸ㄟ^再結(jié)晶生成的奧氏體多邊形晶界，組織的腐蝕坑少見。

 A6號304不銹鋼管試樣的組織為奧氏體、部分鐵素體、顆粒狀碳化物，鐵素體在原始試樣組織中較多，經(jīng)過1020C的固溶處理后，B6號試樣絕大部分鐵素體溶解為奧氏體，固溶處理后有少量的顆粒狀碳化物存在，晶粒大小相對于A4號與A5號試樣更均勻。由上述三個(gè)原始試樣以及對應(yīng)的固溶溫度處理后的試樣后，除A4號試樣鐵素體在固溶處理后增加，A5號與A6號試樣都有減少，隨著固溶處理時(shí)間的增加，B6號試樣的金相組織成分都趨向更均勻。通過分析試樣金相組織圖和XRD衍射圖，得出固溶處理后的304不銹鋼管組織。

 A7號304不銹鋼管試樣組織為奧氏體、鐵素體、少量顆粒狀碳化物，試樣組織的均勻性較差，晶界線錯(cuò)亂且不明顯；經(jīng)過1050℃固溶處理的B7號試樣，試樣組織的均勻性得到明顯的提高，晶界線較為明顯，B7號的試樣組織已較為充分的溶解轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體組織，組織狀態(tài)得到了較好的改善。

 A8號304不銹鋼管試樣組織為奧氏體、鐵素體、部分顆粒狀碳化物，白色組織為奧氏體，組織周圍的黑色物質(zhì)為（Cr/Fe）23C6碳化物，部分鐵素體分布在奧氏體周圍，組織的均勻性較差，晶界線不明顯；b1為試樣B8在經(jīng)過1050℃，55分鐘的固溶處理后，晶相組織中的黑片狀物質(zhì)為鐵素體組織，晶體邊界均勻整齊的組織為奧氏體，組織的晶粒與晶界線較為明顯，無腐蝕溝出現(xiàn)。

 A9號304不銹鋼管試樣組織中有不少的鐵素體組織，組織的均勻性較差，金相組織在水浴加熱腐蝕較為嚴(yán)重；B9號試樣在經(jīng)過1050℃，75分鐘的固溶處理后，鐵素體組織與碳化物溶解轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，組織均勻性得到了明顯的好轉(zhuǎn)，白色攣晶組織為奧氏體，有少量的（Cr/Fe）23C6碳化物，晶界線不太顯著。

 綜合A7、A8、A9號的原始試樣可知，在經(jīng)過1050℃的固溶處理后，組織均勻性都得到了較好的提升，晶粒組織均勻，晶界線明顯，未處理的試樣在固溶后，鐵素體溶解轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體組織，組織成分得均勻性提升。在固溶55min的金相組織較其余兩個(gè)試樣的組織要更好，B7號的組織為固溶35分鐘后，原始金相組織中的鐵素體還有部分沒有溶解轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，而B9號組織為固溶75分鐘后，原始金相組織的晶界線不明顯，晶粒組織偏大。

 圖為A10號、A11號、A12號304不銹鋼管試樣在1080C固溶處理前后的金相組織照片。通過分析試樣金相組織圖和XRD衍射圖，得出固溶處理后的304不銹鋼管組織。

 A10號304不銹鋼管試樣的金相組織不均勻，組織有奧氏體、鐵素體、部分（Cr/Fe）23C6碳化物，鐵素體呈黑色片狀，奧氏體呈灰白色，10號原始組織中有部分（Cr/Fe）23C6碳化物，晶界線不明顯；B10號試樣為經(jīng)過1080℃，35分鐘固溶處理，對比原始組織可知，金相組織得到了很大的均勻化，晶界線也較為明顯且周圍碳化物較少，固溶后試樣的組織為奧氏體、鐵素體、少量碳化物。

 A11號304不銹鋼管試樣的金相組織在使用浸蝕劑后，金相組織有成分偏析的影響，組織分布不均勻，還有不少碳化物組織，這會嚴(yán)重影響304不銹鋼管的耐腐蝕性能；B11號試樣在經(jīng)過1080℃，55分鐘固溶處理，金相組織的均勻性得到了提高，晶界線明顯，灰白色攣晶組織為奧氏體組織，有少量的黑色片狀組織為鐵素體，只有微量的（Cr/Fe）23C6碳化物，未出現(xiàn)腐蝕溝。

 A12號304不銹鋼管試樣中的金相組織因?yàn)槌煞制?，組織呈不均勻，鐵素體也較多；B12號試為經(jīng)過1080℃，75分鐘固溶處理，組織的均勻性提升，但顆粒狀（Cr/Fe）23C6碳化物卻增多，分析原因，是由于水淬時(shí)，冷卻速度的加快使（Cr/Fe）23C6碳化物來不及溶解轉(zhuǎn)變成奧氏體，故以析出方式出現(xiàn)。

 綜合A10、A11、A12號試樣與B10、B11、B12號固溶處理后的試樣的金相組織對比，1080C-55分鐘固溶處理后的組織均勻，晶界線較明顯，（Cr/Fe）23C6碳化物較少，鐵素體的溶解程度高，耐蝕性較好。通過分析試樣金相組織圖和XRD衍射圖，得出固溶處理后的304不銹鋼管組織。

 A13號304不銹鋼管試樣晶相組織均勻性差，被浸蝕劑腐蝕成黑色片狀的組織為鐵素體，鐵素體較多，有部分顆粒狀的（Cr/Fe）23C6碳化物；A13號試樣為經(jīng)過1110℃，35分鐘固溶處理，金相組織為奧氏體、鐵素體、部分碳化物，A13號試樣的原始金相組織，特別是鐵素體大部分溶解轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，因固溶時(shí)間較短，碳化物有少量存在，而且有少量的腐蝕坑存在。

 A14號304不銹鋼管試樣的原始組織為奧氏體、部分鐵素體、少量碳化物，A14號試樣的金相組織有細(xì)長的黑色帶狀組織，這是偏析組織或者夾雜物在軋制的時(shí)候沿著變形方向形成的帶狀組織，消除帶狀組織，是提高不銹鋼耐蝕性的重要方法；B14號試樣為經(jīng)過1110℃，55分鐘固溶處理，A14號試樣的鐵素體組織絕大部分被溶解轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，而且固溶處理消除了A14號試樣存在的帶狀組織，組織均勻性得到了提高。

 A15號304不銹鋼管試樣的金相組織中有部分黑色片狀的鐵素體，灰白色的為奧氏體組織，有少量的（Cr/Fe）23C6碳化物，組織的均勻性較差；B15號試樣為經(jīng)過1110℃，75分鐘固溶處理，組織的均勻性得到提高，但仍有部分鐵素體，有少量的碳化物。

 綜合上述，A14號試樣在經(jīng)過1110℃，55分鐘固溶處理后，金相組織均勻性更好，鐵素體和（Cr/Fe）23C6碳化物溶解轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗鄪W氏體組織，試樣的金相組織狀態(tài)較好。通過分析試樣金相組織圖和XRD衍射圖，得出固溶處理后的304不銹鋼管組織。

 A16號304不銹鋼管試樣的金相組織有部分黑色片狀的鐵素體組織，灰白色組織為奧氏體組織，有少量的顆粒狀（Cr/Fe）23C6碳化物，而且還有少量的細(xì)長黑色帶狀組織，試樣的耐腐蝕性能較差；B16號試樣為經(jīng)過1140℃，35分鐘固溶處理，金相組織均勻性好，原始試樣的片狀黑色鐵素體組織經(jīng)過固溶處理后溶解轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體組織。

 A17號304不銹鋼管試樣未經(jīng)過固溶處理，試樣組織為奧氏體、鐵素體、部分碳化物，，有部分黑色帶狀組織，試樣耐蝕性較差；B17號試樣經(jīng)過1140℃-55分鐘固溶處理，晶粒度較A17號試樣的晶粒度增大，片狀黑色為鐵素體，灰白色為奧氏體組織，還有少量顆粒狀（Cr/Fe）23C6碳化物。

 A18號304不銹鋼管試樣未經(jīng)過固溶處理，組織中有部分片狀黑色的鐵素體組織，有部分黑色帶狀組織，金相組織均勻性較差；B18號試樣經(jīng)過1140℃，75分鐘固溶處理，原始試樣組織中的鐵素體充分溶解轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體組織，金相組織均勻性轉(zhuǎn)好，帶狀組織也得到改善。

 綜上所述，A16號304不銹鋼管試樣在經(jīng)過1140℃，35分鐘固溶處理后，鐵素體與碳化物充分溶解轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗鄪W氏體組織，晶粒度細(xì)小，組織均勻性好，晶界線清晰，耐蝕性能好。