时效处理对22Gr双相不锈钢机械性能的影响.doc

时效处理对22Gr双相不锈钢机械性能的影响 王涛1，王荣1，刘洋2 (1.西安石油大学材料科学与工程学院，陕西 西安 710065 2.渤海钻探工程技术研究院，天津 300280) 摘要：采用拉伸、疲劳试验，研究了时效处理对22Gr双相不锈钢断裂性能和疲劳性能指标的影响及其变化规律，并依断口形貌分析探讨了22Cr双相不锈钢在不同试验条件下的断裂机制，为22Cr双相不锈钢的使用提供参考。 Effects of aging treatment technologies on mechanical properties of 22 Cr duplex stainless steel WANG Tao1, WANG Rong1, LIU Yang2 (1,College of Materials Science and Engineering,Xian Petroleum University, 2,Bohai drilling Academe ) Abstract: Effects of aging treatment of mechanical properties of 22 Cr duplex stainless steel were investigated by tensile tests and fatigue tests. And fracture mechanisms of 22 Cr duplex stainless in different experimental conditions were discussed properly according to fractographic features. These investigations can help us to use the steel. Key words: 22 Cr duplex stainless steel; mechanical properties;fractographic features. 1. 前言 双相不锈钢（DSS），也称铁素体-奥氏体不锈钢，其结合了铁素体钢耐氯离子腐蚀和高强度和奥氏体钢优良韧性和易焊接的许多特点，具有优良的力学和耐蚀性能试验材料为22Cr双相不锈钢板材，其化学成分×2h加热固溶后，在850℃保温2h水冷拉伸试样沿钢板的T-L取向。试样的标距尺寸为5.56（其中A0为试样的截面面积）。在WDS-100型电子式万能试验机上进行拉伸试验沿钢板T-L方向加工出圆棒试样。在 PLD-100KN 型电液伺服疲劳试验机上进行拉-拉疲劳，得到热处理工艺的疲劳试验寿命。疲劳加载的应力比为0.1，加载频率为10Hz，加载波形为三角波，试验环境为大气。 断口分析在JSM-6390A型扫描电镜(SEM)上进行。 aging treatment material 试样状态 屈服强度 σs/(MPa) 抗拉强度 σb/(MPa) 伸长率 δ/% 断面伸缩率 φ/% 板材 498 755 43.9 74 时效处理 601 806 12.7 11.1 图1. 原始板材和时效处理后材料的拉伸应力-应变曲线 Fig 1. Stress--strain curves of original board and aging treatment material 原始板材为典型的连续应变硬化型材料，即应力-应变曲线上没有明显屈服平台，随应变量的增加流变应力明显增加，850℃时效处理后，材料形变抗力提高，应力-应变曲线上移，见图1。 图为板材和处理后材料的拉伸断口微观形貌。板材拉伸断口形貌以韧窝断裂为主，在大韧窝周围存在着密集的小韧窝。韧窝的平均直径较小， 图2. 原始板材和处理后材料的拉伸断口微观形貌 Tensile fractographic features of original board and aging treatment material 而且韧窝深度很浅，但数量较多。经过850℃时效处理的试样，微观断口以穿晶 断裂形成的小刻面和其周围形成的撕裂棱为主要断裂特征，刻面区域的边界比较清晰，撕裂棱的变形程度很小，在断口上可见由两个不同高度的解理面相交时形成的解理台阶。断口几乎为100%解理。断口上出现更多的二次裂纹，这也是引起试样断裂强度和断裂延性降低的原因。经过850℃时效处理后，在α相与γ相界面从α相中析出金属间化合物，以相为主，它是一种Fe-Cr-Mo的金属间化合物，具有四方结构，是一种富铬富钼的硬而脆的金属碱化合物。 当材料发生变形时，晶界析出的脆性相阻碍α相和γ相的位错运动，产生平面塞积群，使位错运动困难，同时位错滑移的距离变短，表现在提高了材料的变形能力，产生了一定的强化效果。脆性相