1、Sandvik Materials Technology相变对双相不锈钢机械性能相变对双相不锈钢机械性能和腐蚀性能的影响和腐蚀性能的影响Prof. Jan-Olof NilssonBeijing, 2006-11-23Sandvik Materials Technology相变对双相不锈钢机械性能相变对双相不锈钢机械性能和腐蚀性能的影响和腐蚀性能的影响Prof. Jan-Olof Nilsson山特维克材料科技公司山特维克材料科技公司Sandvik Materials Technology海底钻探用多芯管海底钻探用多芯管Sandvik Materials Technology试验材料试验材料:
2、 两种超级双相不锈钢两种超级双相不锈钢UNSNo.CMaxSiMaxMnMaxCrNiMoNPRESAF 2906S329060.0250.81.22972.20.441SAF 2507S327500.030.81.225740.342Sandvik Materials Technology海底钻探用多芯管海底钻探用多芯管l 海上石油海上石油陆上油气田正逐步减少陆上油气田正逐步减少海上油气田还远未开发海上油气田还远未开发l 多芯管多芯管远程控制海底设备远程控制海底设备Sandvik Materials Technology海上石油多芯管安装海上石油多芯管安装Sandvik Materials
3、Technology摘要摘要l 可以允许少量可以允许少量s s-相存在相存在l 按照不同的应用决定其数量按照不同的应用决定其数量l s s-相的体积百分比若小于相的体积百分比若小于0.1%很难精确测量，而且比较费很难精确测量，而且比较费时时l 实际生产中不可能不产生实际生产中不可能不产生s s-相相Sandvik Materials Technology SAF 2507双相不锈钢在不同标准中所允许的双相不锈钢在不同标准中所允许的二次析出二次析出(-相相)体积百分比体积百分比 0,050,20,55Sandvik Materials Technology双相不锈钢中常见的金属间相析出双相不锈钢
4、中常见的金属间相析出名称名称典型成份典型成份析出温度析出温度Sigma phase ()55%Cr 36%Fe 4%Ni 5%Mo700-1000CChi phase ()28%Cr 48%Fe 3%Ni 21%Mo800-900CR phase (R)25%Cr 32%Fe 5%Ni 34%Mo4%Si600-700CSandvik Materials Technology29Cr-7Ni-2Mo 双相双相不锈不锈钢计算钢计算机模拟机模拟等浓度图等浓度图 实际上实际上, 没有一种材料能够达到真正的平衡没有一种材料能够达到真正的平衡 !Sandvik Materials TechnologyL
5、og aging time, hTemperatur, C3004005006007008009001000-3-2-1012Cr2Ns s-相相 -相相 R-相相 475C 脆变脆变SAF2507 时间时间温度转变温度转变TTT图图Sandvik Materials TechnologySAF2507 连续冷却连续冷却转变转变CCT图图020040060080010001200Cooling time to RTTemperature (C) 1% s s- 相相70C/min35C/min17.5 C/min9C/min4.5C/minSandvik Materials Technolog
6、ySAF 2906时间温度转变时间温度转变TTT图图(27J) 与与SAF 2507的比较的比较 Log aging time in secTemperature (C)60070080090010001100123456SAF 250729Cr-6Ni-2Mo-0.38N27J impact toughnessSandvik Materials Technology SAF 2507 与与 SAF 2906 结构稳定性的不同结构稳定性的不同l SAF 2906 虽然虽然PRE值与值与SAF 2507接近接近, 但结构稳定性更好但结构稳定性更好l 其原因是其原因是:作为作为相析出前身的相析出前
7、身的相没有在相没有在SAF 2906中出现中出现SAF 2906中中Mo含量较低使含量较低使相不稳定相不稳定SAF 2906中中N含量较高含量较高, 降低了降低了Cr的活度的活度, 也就降低了析也就降低了析出速率出速率 Sandvik Materials Technology测定金属间相析出的扫描电镜图谱测定金属间相析出的扫描电镜图谱l SAF 2906从从1100C 缓慢缓慢冷却后冷却后(5 度度/分分) 约含约含15%的的相相注意注意: 没有出现其它的金属没有出现其它的金属间相间相!l SAF 2507中同时出现中同时出现相相和和R相相(反向散射电子模式反向散射电子模式)Sandvik M
8、aterials TechnologySAF 2507 850C时效后的金属间相析出时效后的金属间相析出s衍射图衍射图 001 s s-相方向相方向衍射图衍射图 112/112. 反映立方反映立方-立方定位关系立方定位关系Sandvik Materials Technology断裂面上有断裂面上有s s相残余相残余Sandvik Materials Technology试验过程试验过程SAF 2906等温热处理等温热处理 700-1000C连续冷却连续冷却 13-50C/分分, 始于始于 1100C微观结构观测微观结构观测冲击试验冲击试验点蚀试验点蚀试验微观结构观测微观结构观测微观结构观测微观
9、结构观测SAF 2507钢管电炉热处理钢管电炉热处理硬度试验硬度试验点蚀试验点蚀试验拉伸试验拉伸试验Sandvik Materials TechnologySAF 2906中金属间相含量对中金属间相含量对冲击韧性和硬度的影响冲击韧性和硬度的影响01020304050Volume pct of intermetallic phase0100200300400500Hardness (HV1)0100200300Impact toughness (J)HardnessImpact toughnessSandvik Materials TechnologySAF 2906中冷却速率对金属间相含量的影
10、响中冷却速率对金属间相含量的影响Sandvik Materials TechnologySAF 2906中金属间相含量对中金属间相含量对临界点蚀温度的影响临界点蚀温度的影响3% NaCl Potentiostatic test +600 mV SCESandvik Materials TechnologySAF 2507中金属间相含量对中金属间相含量对临界点蚀温度的影响临界点蚀温度的影响CPT test ASTM G48CSandvik Materials Technology3% NaCl Potentiostatic test +600 mV SCECPT test ASTM G48C1%
11、 s s-相是点蚀的临界点相是点蚀的临界点Sandvik Materials Technology110100100010000051015202530Rp02RmA5SAF 2507钢管钢管中金属间相含量对中金属间相含量对拉伸性能的影响拉伸性能的影响Sandvik Materials Technology结论结论l 介绍两种超级双相不锈钢结构中金属间相的不同组成介绍两种超级双相不锈钢结构中金属间相的不同组成l 其数量与机械性能和腐蚀性能有密切关系其数量与机械性能和腐蚀性能有密切关系l 即使较低水平的金属间相也会影响材料的主要性能即使较低水平的金属间相也会影响材料的主要性能l 冲击韧性和点蚀试
12、验是验证冲击韧性和点蚀试验是验证相析出存在的最有效的方法相析出存在的最有效的方法l 金属间相的类型和形状会影响材料的冲击性能，其确切的允许金属间相的类型和形状会影响材料的冲击性能，其确切的允许 数量难以界定数量难以界定 Sandvik Materials Technology双相不锈钢中可接受的金属间相的体积百分比双相不锈钢中可接受的金属间相的体积百分比l 目前研究表明，金属间相含量目前研究表明，金属间相含量1%以下，对临界点蚀温度影响不以下，对临界点蚀温度影响不大。若含大。若含4%以上，则会明显下降。以上，则会明显下降。l 目前研究表明，按照时效温度金属间相含量超过目前研究表明，按照时效温度
13、金属间相含量超过0.6-1.0%，会使，会使冲击韧性降到冲击韧性降到100焦尔以下，这是不可接受的。焦尔以下，这是不可接受的。l 目前研究表明，金属间相含量超过目前研究表明，金属间相含量超过0.2%开始影响材料的性能，但开始影响材料的性能，但其影响是可以接受的。其影响是可以接受的。l 而若金属间相含量超过而若金属间相含量超过0.6-1.0%，会使材料的主要性能变得不可，会使材料的主要性能变得不可接受。接受。Sandvik Materials Technology总结总结双相不锈钢中金属间相对材料性能的影响双相不锈钢中金属间相对材料性能的影响 0,24,01,00,6 金属间相 % 没有影响没有影响, 安全区域安全区域 不影响抗点蚀性不影响抗点蚀性, 轻微影响冲击韧性轻微影响冲击韧性对材料性能而言是不可接受的对材料性能而言是不可接受的有限使用区域，有限使用区域，严重影响抗点蚀性和冲击韧性严重影响抗点蚀性和冲击韧性开始影响抗点蚀性开始影响抗点蚀性, 降低冲击韧性降低冲击韧性
