Page 27 - 理化检验-物理分册2023年第八期
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燕春光, 等: 奥氏体不锈钢中铁素体含量的金相法测定标准解析


            铁素体, 最终可能在成品中保留一定量的 δ铁素
            体。在奥氏体不锈钢的高温服役过程中, δ铁素体                           2 铁素体的金相法测定标准
            分解形成脆性的 σ相, σ相易成为裂纹源, 降低材                         2.1 俄罗斯铁素体测定标准的进展

            料的高温长时性能。                                              经查 询, 国 外 仅 俄 罗 斯 有 相 关 标 准, ГОСТ

                 为了系统地理解δ铁素体测定的背景, 有必要                        11878 — 66 《 奥氏体钢圆棒中 α 相含量的确定方
            对δ铁素体的形成、 其对材料性能的影响及测定标                            法》。该标准共包含4部分内容: 取样和试样制备、
            准进行较全面的分析总结。由于焊缝中铁素体的测                             金相法测定铁素体含量、 磁性法测定铁素体含量、 仪
            定标准及测定方法较为全面, 因此笔者主要针对                             器校准方法。在该版本的基础上, 之后陆续进行了
            316奥氏体不锈钢母材中的铁素体进行分析。                              修订。以下主要以最初的版本为基础进行说明, 主
                                                               要修订内容单独进行说明。
            1 铁素体的形成及其对材料性能的影响                                     从标准的名称及适用范围看, 该标准适用于直径


                 按照从液相中析出相的种类划分, 奥氏体不                          或者厚度为80~270mm 锻造或轧制的奥氏体不锈钢
            锈钢有4种凝固模式, 分别为析出奥氏体模式( A                           圆钢棒, 合金牌号为17X18H9 、 12X18H9 、 12X18H9T 、
            模式)、 先析出奥氏体后析出 δ铁素体模式( AF 模                       04X18H10T 、 12X18H10T 、 08X18H10 、 04X18H10 、
            式)、 先析出 δ铁素体后析出奥氏体模式( FA 模                        02X18H10 、 06X18H11 、 12X18H12T 、 08X18H12T 和
            式)、 析出 δ铁素体模式( F 模式)。对于同一种成                       08X18H12b , 或者是经协商的其他牌号。
            分来说, 非平衡凝固也会影响偏析水平, 进而导致                               在该标准的“ 取样和试样制备” 一节, 在采用金
            凝固模式的改变         [ 7 ] 。 WANG 等  [ 8 ] 对 316H 奥氏体   相法的取样方法中, 可从熔炼的钢锭上取样, 确定一
            不锈钢连铸锭中的铁素体进行分析, 发现δ铁素体                            次析出α相, 取样位置任意, 也可从锻造或轧制的圆
            在铸锭表面呈胞状, 在心部呈骨架状, 从表面到心                           钢或方钢上取样, 取样的高度为由中心到半径的中

            部铁素体的含量增加。 δ铁素体在表面时, 凝固过                           点或厚度的四分之一, 长度为 10~12mm , 厚度不

                                                               小于0.5mm 。在采用磁性法的取样方法中, 横向
                                                      /
            程中枝晶间发生 Cr 、 Mo元素的正偏析, Cr e q Ni e q

            ( 铬镍当量比) 为 1.45 , 凝固模式为 AF 模式; δ铁                  试样的高度不小于10mm 。另外, 可在冷却状态下
                                         /     升高, 凝固模         用机械加工方法切取试样, 还可以采用气割或热切
            素体在心部时, 冷却速率慢, Cr e q Ni e q

                                                               的方法, 观察面与其切割面的距离不小于25mm 。
            式为 FA 。对表面试样和心部试样进行弯曲试验,
                                                                   在该标准的“ 金相法测定铁素体含量” 一节, 主要
            δ铁素体部分分解为 σ相, 在 δ铁素体和 σ相的界
            面产生了微裂纹。在316奥氏体不锈钢中, σ相的                           规定了试样的浸蚀、 观察、 评定要求。对于浸蚀, 可采
                                                               用电解浸蚀或化学浸蚀方法。对截面进行观察时, 显
            化学成分为( FeNi )( CrMo ), 其为一种高硬度的
                                      y
                              x
            脆性相, 会引起不锈钢的韧性下降。与几乎无δ铁                            微镜 放 大 倍 率 为 280~320 倍, 实 际 视 场 直 径 为

            素体的奥氏体不锈钢相比, 热轧钢板中δ铁素体虽                           0.38~0.43mm , 或者采用显微镜放大倍率为 280~

                                                              320倍、 直径为115~130mm 的图谱来进行评定。标
            然提高了材料的抗疲劳裂纹扩展能力, 但加速时

            效态材料( 750℃ 、 10h ) 的抗疲劳裂纹扩展能力降                     准评级图谱分为5级, 共8张图, 级数为0.5 , 1.0 , 1.5 ,

                                                              2.0 , 2.5 , 3.0 , 4.0 , 5.0级, 图谱分为α相和δ相。据观
            低幅度更大。 δ铁素体降低了材料的持久强度。
                                                               察, 对同一级别图谱, 两者的整体形貌均为条状, 但α
                α铁素体在长时时效过程中形成, 与δ铁素体的
                                                               相比δ相的条带宽度更宽, 数量更少。标准评级图谱
            一次析出行为不同。 α铁素体的形成随着温度和时
                                                               上α相所占的面积按照2的几何系数进行变化。对

            间的变化呈 C形, 最快析出的温度约为800~825℃ ,
                                                               于一次析出α相含量, 可根据两个试样的最大级数或
            其形貌随着温度和时效时间的变化而变化, 如: 在碳
                                                               至少两个试样的平均级数进行确定。
            化物上形成的、 具有清晰刻面的条状形貌                   [ 9-10 ] , 在三
                                                                   在该标准的“ 磁性法测定铁素体含量” 一节, 主
            叉晶界处形成的岛状形貌            [ 11 ] 。蠕变孔洞多数在奥氏
                                                               要规定了取样、 铁素体仪、 测定方法、 结果等内容。
            体 / 奥氏体 / α铁素体的三叉晶界处形成, α铁素体促
                                                               对取样的要求与采用金相法的要求相同。铁素体仪
            进了蠕变孔洞的形成, 但只有形成的α铁素体足够多
                                                               应由俄罗斯相关机构制造。测定时, 对2~3条对角
            时才会对蠕变寿命产生显著影响               [ 12 ] 。
                                                               线或直径均匀布点, 至少测量 40 次来获得 α相含
                                                                                                         1 1
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