固溶時間對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℃固溶處理不同時間前后304不銹鋼管試樣進行物相測試，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，不銹鋼組織在這個溫度區(qū)停留時，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℃固溶處理不同時間前后304不銹鋼管試樣進行物相測試，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，是因為固溶處理的時間過短，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，是因為固溶處理后通過再結(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為成分偏析，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，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長的黑色帶狀組織，這是偏析組織或者夾雜物在軋制的時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，晶粒度細小，組織均勻性好，晶界線清晰，耐蝕性能好。