研究了固溶溫度對25Cr-7Ni-4Mo-N 雙相不銹鋼組織及力學性能的影響。結果表明，該鋼固溶處理溫度過低，將有σ 相析出，影響其沖擊韌度； 固溶處理溫度過高，組織再結晶長大，造成強度下降。25Cr-7Ni-4Mo-N 雙相不銹鋼的固溶處理溫度應高于1025 ℃，其最佳的固溶溫度為1025 ～1100 ℃。

　　25Cr-7Ni-4Mo-N(又稱2507) 屬于超級雙相不銹鋼，由于其超低碳和高鉻、高鉬、高氮的成分設計，因此具有很高的腐蝕性能，它的耐磨損腐蝕和疲勞腐蝕性能都優于奧氏體不銹鋼，可取代高合金奧氏體不銹鋼乃至耐蝕合金，用于在苛刻的介質尤其是含氯環境中服役的零件，已在石油、化工、化肥、核能等工業部門得到廣泛應用。

　　本文以25Cr-7Ni-4Mo-N 雙相不銹鋼為對象，研究固溶處理溫度對其顯微觀組織和力學性能的影響。

1、試驗材料和方法

　　試驗使用的25Cr-7Ni-4Mo-N 鋼經鍛造成型，其化學成分見表1。先將鍛造成型的25Cr-7Ni-4Mo-N鋼加工成8 件30 mm × 30 mm × 300 mm 的試塊，分別在進行950 ℃，1000 ℃，1025 ℃，1050 ℃，1070 ℃， 1100 ℃， 1125 ℃和1150 ℃保溫1.5 h、水冷的固溶處理，加熱設備為sRJx_4. 13 型箱式電阻爐。然后將試塊加工成標距為30 mm、平行部分直徑6 mm 的拉伸試樣，并在DCS-10 t 萬能試驗機上

　　按照GB/T 228.1-2010 金屬材料室溫拉伸試驗方法進行拉伸試驗； 沖擊試樣采用V 型缺口試樣，在JB-30B沖擊試驗機上按照GB/T 229-2007 金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法進行測試。另外在OlympusGX51 光學顯微鏡(OM) 上進行顯微組織分析。

表1 25Cr-7Ni-4Mo-N 鋼的化學成分(質量分數，%)

2、試驗結果與分析

2. 1、固溶處理對25Cr-7Ni-4Mo-N 鋼顯微組織的影響

　　25Cr-7Ni-4Mo-N鋼不同溫度固溶處理后的顯微組織見圖1。如圖1 所示，25Cr-7Ni-4Mo-N 雙相不銹鋼固溶處理溫度較低時，組織由多相組成。隨著固溶處理溫度的提高，組織逐漸轉變成兩相組織。由圖1(a) 可以看出，經950 ℃固溶處理后，為多相組織，鋼中析出大量脆性相σ相。隨著固溶處理溫度的提高，脆性相σ 相逐漸溶解，在1025 ℃ 時消失，如圖1(b) 所示。

圖1 不同溫度固溶處理后25Cr-7Ni-4Mo-N 鋼的顯微組織

　　當固溶處理溫度較低時，顯微組織中α、γ 兩相呈纖維狀。隨著固溶處理溫度的升高，晶粒發生再結晶長大，兩相由纖維狀向等軸狀過渡。由圖1(c)可以看出，組織為(α + γ) 的兩相組織，具有比較規則的條狀組織特征； 圖1(d) 顯微組織也為(α + γ)的兩相組織，具有規則的塊狀組織特征。圖1(a) ～(d) 表明，隨著固溶溫度的升高，鐵素體逐漸增多，奧氏體逐漸減少。這是由于α、γ 兩相的體積分數隨固溶溫度T 的變化呈良好的直線關系，兩相含量可表示為公式(1) 和(2) 。

α% = 33.2 + 0.146(T - 900) ( 1)

γ% = 59.2 - 0.120(T - 900) ( 2)

2. 2、固溶處理對25Cr-7Ni-4Mo-N 鋼力學性能的影響

　　固溶處理溫度對25Cr-7Ni-4Mo-N 雙相不銹鋼力學性能的影響見圖2。其中經1025 ℃和1050 ℃固溶處理的鋼的沖擊吸收能量分別大于297 J 和298 J。因為其沖擊吸收能量大于沖擊設備的最大量程，故無法顯示結果，只能顯示其最小值，故在圖2中沒有顯示這兩個固溶處理溫度對應的沖擊吸收能量。固溶處理溫度對25Cr-7Ni-4Mo-N 雙相不銹鋼力學性能的影響主要有兩個因素：晶粒再結晶的完全程度和α、γ 兩相的轉變程度。隨著固溶處理溫度的升高，晶粒再結晶完全程度提高且呈長大趨勢，組織中發生了α、γ 兩相的轉變即鐵素體增多，奧氏體減少。

　　如圖2 所示，固溶溫度低于1050 ℃時，強度隨著固溶溫度的提高而降低。這是由于組織的再結晶起主導作用，因而鋼的強度逐漸下降，但其沖擊韌度明顯增加； 當固溶溫度高于1050 ℃時，強度隨著固溶溫度的升高而增加，兩相組織的轉變起主導作用，因而鋼的強度逐漸增加，沖擊韌度呈下降趨勢。原因有兩個方面：(1) 由于溫度超過了σ 相穩定的最高溫度，α 相可溶于奧氏體中或轉變為鐵素體；(2) 兩相組織變化，鐵素體相比例增大，從而減少有關α 相形成元素，抑制了σ 相的形成。當固溶溫度高于1100 ℃時，其強度開始下降，但沖擊韌度變化不明顯。當固溶溫度達到1150 ℃時，其抗拉強度已經低于800 MPa。這主要是由于固溶溫度過高，造成組織發生明顯的再結晶長大，因此其抗拉強度降低。由圖2 可以看出，該鋼的固溶處理溫度應該嚴格控制在1025 ～ 1100 ℃，以使其獲得良好的綜合力學性能。

圖2 不同溫度固溶處理后25Cr-7Ni-4Mo-N 鋼的力學性能

3、結論

　　(1) 當固溶溫度低于1025 ℃時， 25Cr-7Ni-4Mo-N 雙相不銹鋼的組織為多相組織，鋼中會析出大量的脆性相σ 相； 當固溶溫度大于1025 ℃時，組織為雙相，無析出相。

　　(2) 當固溶溫度低于1050 ℃ 時，鋼的強度隨著溫度的提高而降低； 當固溶溫度高于1050 ℃時，強度、硬度隨著溫度的升高而增加，沖擊韌度下降； 當固溶溫度高于1100 ℃時，強度硬度隨著溫度的升高而降低，沖擊韌度變化不明顯。

　　(3) 25Cr-7Ni-4Mo-N 雙相不銹鋼的固溶溫度應控制在1025 ～ 1100 ℃。