固溶處理是將(jiang)合金加熱(re)到高溫單－相區恒溫保持，使過剩(sheng)相溶解到溶體後快(kuai)速(su)冷(ling)卻(que)、以得到過飽和固溶體的熱(re)處理工藝。首先，固溶處理是為了溶解基體內碳化物、γ'相等以得到均勻(yun)的過飽和固溶體，便(bian)於時效時重新析出顆粒細小、分(fen)布均勻(yun)的碳化物和γ'等強化相，同時消除(chu)由於冷(ling)熱(re)加工產生的應力。使合金發生再(zai)結(jie)晶。其次，固溶處理是為了獲得適宜的晶粒度，以保證合金高溫抗(kang)蠕變(bian)性能。固溶處理的溫度範圍為980~1250℃,主(zhu)要(yao)根據各個合金中相析出和溶解規(gui)律(lv)及使用要(yao)求來(lai)選擇，以保證主(zhu)要(yao)強化相必要(yao)的析出條件和一定(ding)的晶粒度。對於長期高溫使用的合金，要(yao)求有較好(hao)的高溫持久(jiu)和蠕變(bian)性能，應選擇較高的固溶溫度以獲得較大的晶粒度；對於中溫使用並要(yao)求較好(hao)的室(shi)溫硬度、屈服強度、拉伸強度、衝(chong)擊韌性和疲(pi)勞強度的合金，可采(cai)用較低的固溶溫度，保證較小的晶粒度。高溫固溶處理時，各種析出相都逐步溶解，同時晶粒長大；低溫固溶處理時，不僅有主(zhu)要(yao)強化相的溶解，而且可能有某(mou)些相的析出。對於過飽和度低的合金，通常選擇較快(kuai)的冷(ling)卻(que)速(su)度；對於過飽和度高的合金，通常為空氣中冷(ling)卻(que)。
對2205雙相不鏽鋼進行不同溫度的固溶處理會導致2205雙相不鏽鋼兩相組織的改(gai)變(bian)，進而導致其性能的差異(yi)，圖3.1是在不同溫度下2205雙相不鏽鋼固溶處理後的微觀組織。
選取1000℃作為最低固溶溫度，當熱(re)處理溫度低於950℃時，雙相不鏽鋼基體會析出雜(za)質相σ相，σ相作為富含Cr、Mo的硬脆相，其存在降低雙相不鏽鋼的耐蝕性能。圖3.1(a)為950℃的微觀組織。相廣泛分(fen)布於鐵素體／奧氏體晶界。當溫度達到1000℃時，σ相會消失，雙相不鏽鋼中隻存在鐵素體相和奧氏體相。圖3.1(b)~(f)中深色(se)區為鐵素體，淺色(se)區為奧氏體。奧氏體以鐵素體為基體，呈帶狀或島(dao)狀分(fen)布於鐵素體上。隨(sui)著(zhou)溫度的升高，奧氏體晶粒尺寸變(bian)大。
利用IAS圖像(xiang)分(fen)析軟件測量並計算相比例，每個熱(re)處理溫度下的金相圖取8張計算，求取平均值。表3.2給出了利用IAS圖像(xiang)分(fen)析軟件計算得到不同固溶溫度溫度下2205雙相不鏽鋼的相比例。1000℃時，鐵素體含量為48.3%,隨(sui)著(zhou)固溶溫度的升高，鐵素體相含量增加，奧氏體相含量下降，直到1200℃時，鐵素體含量達到62.3%,奧氏體含量僅占37.7%.這種鐵素體與奧氏體隨(sui)固溶溫度的變(bian)化規(gui)律(lv)前人的研(yan)究結(jie)果相一致。兩相比例的變(bian)化曲線如(ru)圖3.2所示，兩相與溫度的關係呈線性變(bian)化。當固溶溫度約(yue)為1040℃時，其相比例為1:1。
因此在本實驗的6個固溶溫度中，當固溶溫度為1050℃時，雙相不鏽鋼相比例最接近1:1。
采(cai)用顯(xian)微硬度儀壓頭為菱形壓頭，荷載F為4.8N,分(fen)別測出菱形的兩個直徑d1和d2,根據下式計算顯(xian)微硬度：
所有固溶溫度試樣均測5個點，最後求取平均值為個固溶溫度下2205雙相不鏽鋼的顯(xian)微硬度值。顯(xian)微硬度值如(ru)表3.3所列，顯(xian)微硬度隨(sui)固溶溫度的變(bian)化曲線如(ru)圖3.3所示。
從圖3.3可知，2205雙相不鏽鋼的顯(xian)微硬度先下降，後上升。這主(zhu)要(yao)是由於當溫度為1000℃時，鐵素體相中間夾(jia)雜(za)著(zhou)小塊狀的二(er)次奧氏體，當溫度達到1050℃後，二(er)次奧氏體含量減少，組織均勻(yun)化程度提(ti)高，硬度減小。在此之後，隨(sui)著(zhou)固溶溫度的增加，奧氏體含量減少，具有體心立方結(jie)構的奧氏體相屬於軟軔(ren)相，具有麵心立方結(jie)構的鐵素體是強硬相，因此材(cai)料顯(xian)微硬度值又升高。同樣對2507雙相不鏽鋼進行不同溫度的固溶處理會導致2507雙相不鏽鋼兩相組織的改(gai)變(bian)，進而導致其性能的差異(yi)，以下是2507雙相不鏽鋼在不同溫度下固溶處理後的微觀組織。
2507雙相不鏽鋼分(fen)別在1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃下固溶0.5h後水冷(ling)的金相組織如(ru)圖3.4所示。從圖3.4可以清(qing)晰地得知當固溶溫度為1000℃時鐵素體相與奧氏體相兩相相界處有σ相析出，隨(sui)固溶處理溫度升高到1050℃時σ相已經溶解。利用Image-Pro-Plus 圖像(xiang)分(fen)析儀軟件6.0版測定(ding)的相比例如(ru)圖3.5所示。從圖3.5能夠(gou)獲得固溶熱(re)處理溫度的增高會導致σ析出相含量降低，當固溶熱(re)處理溫度大於1050℃時σ相已經完全溶解。這是由於固溶熱(re)處理溫度的升高使鋼中鐵素體α相量增多，導致σ相形成元素Cr和Mo在鐵素體相中的濃度降低，進而導致當固溶熱(re)處理溫度大於1050℃時σ相的形成受(shou)到抑(yi)製。考慮到σ相硬且脆，能夠(gou)大幅度減弱(ruo)材(cai)料的塑性與韌性，並且σ相富Cr,很容易在其周圍產生貧Cr區降低DSS2507的抗(kang)腐蝕性能，所以σ相為DSS2507析出相中危害最大的相，因此，在實際應用過程中要(yao)想將(jiang)2507雙相不鏽鋼中的熱(re)軋態σ相完全消除(chu)所選用的固溶溫度要(yao)不低於1050℃。
圖3.4中深色(se)組織是鐵素體α相、淺色(se)組織是奧氏體γ相。從圖3.4可知奧氏體γ相首先表現(xian)為長條狀，隨(sui)著(zhou)固溶處理溫度的升高而逐漸變(bian)短(duan)，變(bian)成島(dao)狀分(fen)布在基體鐵素體上麵。從圖3.5及表3.4中給出的相比例測量結(jie)果能夠(gou)獲得鋼中鐵素體α相量隨(sui)固溶熱(re)處理溫度的升高而上升，奧氏體γ相體積分(fen)數隨(sui)著(zhou)固溶溫度的上升而下降，這是由於在較高的固溶溫度下2507雙相不鏽鋼呈現(xian)出的組織為單一的鐵素體，隨(sui)固溶熱(re)處理溫度的降低鐵素體逐步轉(zhuan)化為奧氏體組織，即固溶熱(re)處理溫度的升高導致奧氏體逐漸轉(zhuan)變(bian)為鐵素體組織。從圖3.5可以看(kan)出當固溶熱(re)處理溫度在1000~1050℃之間時奧氏體y相比例減小的比較緩(huan)慢，隨(sui)固溶熱(re)處理溫度的升高奧氏體γ相含量減少的趨勢(shi)加快(kuai)，這是因為2507雙相不鏽鋼中的氮(dan)元素是奧氏體形成元素，在較低固溶溫度下抑(yi)製了奧氏體相向鐵素體相的轉(zhuan)變(bian)，而固溶熱(re)處理溫度的升高會使N元素穩(wen)定(ding)奧氏體相的作用逐漸減弱(ruo)，進而導致奧氏體γ相向鐵素體α相轉(zhuan)變(bian)速(su)度加快(kuai)。
2507雙相不鏽鋼中的奧氏體相和鐵素體相這兩種相的相比例主(zhu)要(yao)受(shou)固溶處理工藝以及自身化學(xue)成分(fen)的影響，當鋼的主(zhu)要(yao)化學(xue)成分(fen)確(que)定(ding)時，則(ze)兩相比例與固溶處理製度有著(zhou)密切聯係。DSS2507的相比例又影響著(zhou)其自身的性能，其塑性隨(sui)著(zhou)鐵素體含量的增多而減弱(ruo)、耐應力腐蝕破裂能力隨(sui)著(zhou)奧氏體含量升高而減弱(ruo)，進而認為當鐵素體α相跟奧氏體γ相這兩相相比例接近1:1時雙相不鏽鋼的綜合性能最佳，有較好(hao)的抗(kang)腐蝕能力以及較優(you)的力學(xue)性能。從圖3.5可知固溶熱(re)處理溫度在1050~1100℃之間時可以使鋼中的兩相組織比例達到1:1,本實驗中所選用的5種固溶溫度中1050℃時鐵素體α相跟奧氏體γ相比例最接近1:1,進而可以認為選擇較優(you)的固溶熱(re)處理溫度使DSS2507中的兩相含量比例達到1:1是有可能的，在實際應用過程中為了使2507雙相不鏽鋼獲得較好(hao)的綜合性能，進行固溶處理時選取的固溶溫度應該(gai)在1050~1100℃之間。
2507雙相不鏽鋼分(fen)別在1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃固溶0.5h後水冷(ling)的硬度值如(ru)圖3.6所示。從圖3.6可知DSS2507的硬度隨(sui)固溶處理溫度的升高先減小後變(bian)大呈曲線變(bian)化。在1000~1050℃溫度範圍內鋼的硬度隨(sui)固溶熱(re)處理溫度的增高而逐漸減小，1050~1200℃範圍內隨(sui)固溶熱(re)處理溫度的上升硬度又漸漸變(bian)大，且1050℃時DSS2507的硬度表現(xian)為最小。從3.2.1節(jie)分(fen)析可知當固溶溫度為1000℃時在鐵素體和奧氏體相界處有σ相析出，σ相是一種硬而脆的相，能夠(gou)提(ti)高雙相不鏽鋼的硬度值，所以1000℃下鋼有較高的硬度，而σ相會隨(sui)固溶熱(re)處理溫度的升高而漸漸溶解到基體中，DSS2507的硬度有下降的趨勢(shi)；同時又由於固溶熱(re)處理溫度的增高導致鋼中的鐵素體相量增加而奧氏體相量降低，在室(shi)溫下鐵素體是體心立方結(jie)構（bcc)奧氏體是麵心立方結(jie)構（fcc),前者(zhe)硬度要(yao)高於後者(zhe)，因此在鐵素體含量逐漸升高的情況下鋼的硬度也逐漸升高，即隨(sui)著(zhou)固溶溫度的升高2507 雙相不鏽鋼的硬度呈升高的趨勢(shi)。綜上所述，隨(sui)固溶溫度從1000℃上升到1200℃,2507雙相不鏽鋼硬度呈先降低後升高的變(bian)化趨勢(shi)。
