2205双相不锈钢中σ相的析出规律

工程科学学报，第37卷，第3期：312-316,2015年3月 Chinese Journal of Engineering,Vol.37,No.3:312-316,March 2015 DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2015.03.008:http://journals.ustb.edu.cn 2205双相不锈钢中σ相的析出规律 李殊霞”，任学平)区，佟建国，侯红亮》 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)北京科技大学期刊中心，北京100083 3)北京航空制造工程研究所，北京100024 ☒通信作者，E-mail:xp33@usth.edu.cn 摘要2205双相不锈钢经过1300℃固溶处理和不同程度的冷轧变形后，在不同温度下保温不同时间后水冷.利用金相显 微镜和透射电镜观察试样的组织，用Image Tool软件分析组织中σ相的含量，研究2205双相不锈钢中σ相的析出规律.在 950℃保温，当冷轧变形量从50%增大到85%时，c相析出时间从30min缩短为3min.冷轧变形量为85%的试样，在950℃保 温，当保温时间从3min延长至30min时，c相的体积分数从1.2%增大到11.8%.在875-950℃保温5min后，当温度从875 升高至950℃时，σ相的体积分数从8.9%降低至3.6%：在975℃保温5min后，组织中不存在σ相. 关键词不锈钢：固溶处理：冷轧：析出相 分类号TG142.71 Precipitation law of o phase in 2205 duplex stainless steel LI Shu-xia,REN Xue-ping,TONG Jian-guo?,HOU Hong-iang 1)School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Joumals Publishing Center,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 3)Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute,Beijing 100024,China Corresponding author,E-mail:rxp33@ustb.edu.cn ABSTRACT After solution treatment at 1300C and cold rolling deformation at different reductions,2205 duplex stainless steel was homogenized at different temperatures for different time intervals.To study the precipitation behavior of o phase in the steel,the mi- crostructure of specimens was observed by optical microscopy and transmission electron microscopy,and the volume fraction of o phase in the microstructure was calculated by Image Tool software.The results show that when the steel is homogenized at 950C,the pre- cipitation time of o phase is shortened from 30 min to 3 min with the increase of cold rolling reduction from 50%to 85%.As to speci- mens with a cold rolling reduction of 85%,the volume fraction of o phase increases from 1.2%to 11.8%when the homogenizing time is prolonged from 3 min to 30 min at 950C.However,after homogenization for 5 min,the volume fraction of o phase decreases from 8.9%to 3.6%with the rise of temperature from 875 to 950C:moreover,when the homogenizing temperature is 975 C,No phase exists in the specimen. KEY WORDS stainless steel:solution treatment:cold rolling:precipitates 双相不锈钢是指固溶组织中含有奥氏体和铁素体 的关注4习.近年来，随着超塑性扩散连接技术的发 两相的钢种，两相含量约各占一半，通常含量较少的相展，双相不锈钢的超塑性成为研究热点.Hayden等网 的体积分数也要达到30%口.双相不锈钢兼具奥氏体 于1972年首先发现了双相不锈钢的超塑性，Sagradi 不锈钢的优良韧性和焊接性以及铁素体不锈钢的高强 等切研究了组织对双相不锈钢超塑性的影响， 度与耐腐蚀性P习，这些优异的性能使其受到了广泛 Farnoush等圆研究2205双相不锈钢的高温变形行为， 收稿日期：201401-16 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51334006)：教育部高等学校科技创新工程重大项目培有资金资助项目(201099)

工程科学学报，第 37 卷，第 3 期: 312--316，2015 年 3 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 37，No． 3: 312--316，March 2015 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2015． 03． 008; http: / /journals． ustb． edu． cn 2205 双相不锈钢中 σ 相的析出规律 李殊霞1) ，任学平1) ，佟建国2) ，侯红亮3) 1) 北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083 2) 北京科技大学期刊中心，北京 100083 3) 北京航空制造工程研究所，北京 100024  通信作者，E-mail: rxp33@ ustb． edu． cn 摘 要 2205 双相不锈钢经过 1300 ℃固溶处理和不同程度的冷轧变形后，在不同温度下保温不同时间后水冷． 利用金相显 微镜和透射电镜观察试样的组织，用 Image Tool 软件分析组织中 σ 相的含量，研究 2205 双相不锈钢中 σ 相的析出规律． 在 950 ℃保温，当冷轧变形量从 50% 增大到 85% 时，σ 相析出时间从 30 min 缩短为 3 min． 冷轧变形量为 85% 的试样，在950 ℃保 温，当保温时间从 3 min 延长至 30 min 时，σ 相的体积分数从 1. 2% 增大到 11. 8% ． 在 875 ～ 950 ℃保温 5 min 后，当温度从 875 升高至 950 ℃时，σ 相的体积分数从 8. 9% 降低至 3. 6% ; 在 975 ℃保温 5 min 后，组织中不存在 σ 相． 关键词 不锈钢; 固溶处理; 冷轧; 析出相 分类号 TG142. 71 Precipitation law of σ phase in 2205 duplex stainless steel LI Shu-xia1) ，ＲEN Xue-ping1)  ，TONG Jian-guo2) ，HOU Hong-liang3) 1) School of Materials Science and Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Journals Publishing Center，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 3) Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Ｒesearch Institute，Beijing 100024，China  Corresponding author，E-mail: rxp33@ ustb． edu． cn ABSTＲACT After solution treatment at 1300 ℃ and cold rolling deformation at different reductions，2205 duplex stainless steel was homogenized at different temperatures for different time intervals． To study the precipitation behavior of σ phase in the steel，the mi￾crostructure of specimens was observed by optical microscopy and transmission electron microscopy，and the volume fraction of σ phase in the microstructure was calculated by Image Tool software． The results show that when the steel is homogenized at 950 ℃，the pre￾cipitation time of σ phase is shortened from 30 min to 3 min with the increase of cold rolling reduction from 50% to 85% ． As to speci￾mens with a cold rolling reduction of 85% ，the volume fraction of σ phase increases from 1. 2% to 11. 8% when the homogenizing time is prolonged from 3 min to 30 min at 950 ℃ ． However，after homogenization for 5 min，the volume fraction of σ phase decreases from 8. 9% to 3. 6% with the rise of temperature from 875 to 950 ℃ ; moreover，when the homogenizing temperature is 975 ℃，No σ phase exists in the specimen． KEY WOＲDS stainless steel; solution treatment; cold rolling; precipitates 收稿日期: 2014--01--16 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51334006) ; 教育部高等学校科技创新工程重大项目培育资金资助项目( 2010-09) 双相不锈钢是指固溶组织中含有奥氏体和铁素体 两相的钢种，两相含量约各占一半，通常含量较少的相 的体积分数也要达到 30%［1］． 双相不锈钢兼具奥氏体 不锈钢的优良韧性和焊接性以及铁素体不锈钢的高强 度与耐腐蚀性［2 － 3］，这些优异的性能使其受到了广泛 的关注［4 － 5］． 近年来，随着超塑性扩散连接技术的发 展，双相不锈钢的超塑性成为研究热点． Hayden 等［6］ 于 1972 年首先发现了双相不锈钢的超塑性，Sagradi 等［7］ 研 究 了 组 织 对 双 相 不 锈 钢 超 塑 性 的 影 响， Farnoush 等［8］研究 2205 双相不锈钢的高温变形行为

李殊霞等：2205双相不锈钢中σ相的析出规律 313 而国内的学者也对双相不锈钢的超塑性进行了一些基 微镜和H8100型透射电镜观察其组织，研究冷轧变形 础性的研究.这些研究都表明，变形前组织中。 量和保温时间对σ相析出的影响规律.将变形量为 相一定程度上决定了双相不锈钢超塑性的优劣Ⅲ四 85%的材料分别在875、925、950和975℃保温5min后 因此，研究双相不锈钢中σ相的析出规律，可为后续 水冷，观察其金相组织和透射电镜组织，研究温度对 超塑性扩散连接工艺参数的选择提供依据. 2205双相不锈钢中σ相析出的影响规律.分析过程 中，利用Adobe Photoshop CS411.0.1对金相组织图进 1实验材料及方法 行网格划分，并利用Image Tool软件数点，最后计算得 实验材料为国产2205双相不锈钢.其主要化学 出σ相所占比例，同一温度下统计三幅金相组织图并 成分（质量分数)如下：22.05%Cr,5.41%Ni,3.22% 取其平均值为最终结果. Mo,0.15%N,1.10%Mn,0.42%Si,0.017%C, 2结果及分析 0.006%S,0.024%P,0.043%Cu,其余为Fe.将原始 厚度16mm的2205双相不锈钢在SRX8-13A箱式2.1冷轧变形量的影响 加热炉中进行固溶处理，固溶温度1300℃，保温时间 图1所示为冷轧变形量为50%的2205双相不锈 40min,冷却方式为水冷.然后进行累积压下量为50% 钢在950℃保温不同时间后的金相组织，根据文献 和85%的冷轧变形，将冷轧后的材料在950℃下分别 3],图中颜色较浅的为奥氏体，颜色较深的为铁素 保温不同时间后水冷，采用OLYMPUS BX41M光学显 体，在铁素体与奥氏体相界处的白色析出物为σ相. 40 jm 40 gm 题40m 404m 图1冷轧变形量50%的双相不锈钢保温不同时间后的金相组织.(a)3min:(b)7min:(c)20min:(d)30min Fig.1 Microstructures of the steel homogenized for different time with a cold reduction of 50%:(a)3 min:(b)7 min:(c)20 min:(d)30 min 由图1(a)~(c)可知，冷轧变形量为50%的材料 温不同时间后的金相组织.由图2(a)可知，冷轧变形 在950℃保温3~20min时，有细小的奥氏体相在铁素 量为85%的材料在950℃保温2min后，组织中只含有 体和粗大的奥氏体内生成，组织表现为8+Y+Y· 铁素体和奥氏体，主要变化为铁素体和粗大的奥氏体 由图1(d)可知，当保温时间延长至30min时，铁素体 晶粒破碎，生成细小的奥氏体，组织表现为δ+y+ 发生8y+σ共析转变，开始出现少数的σ相，组 Yew· 保温时间延长至3min时（如图2(b),σ相开始 织表现为8+y+Y+σ，说明当冷轧变形量为50% 在铁素体和奥氏体相界析出，铁素体发生8→Y+g 时，2205双相不锈钢中σ相的析出时间为30min. 共析反应，形成细小的YIσ双相组织.保温时间延 图2所示为冷轧变形量为85%的材料在950℃保 长至5min时（如图2(c),组织保持8+y+Y+o

李殊霞等: 2205 双相不锈钢中 σ 相的析出规律 而国内的学者也对双相不锈钢的超塑性进行了一些基 础性的研究［9 － 10］． 这些研究都表明，变形前组织中 σ 相一定程度上决定了双相不锈钢超塑性的优劣［11 － 12］． 因此，研究双相不锈钢中 σ 相的析出规律，可为后续 超塑性扩散连接工艺参数的选择提供依据． 1 实验材料及方法 实验材料为国产 2205 双相不锈钢． 其主要化学 成分( 质量分数) 如下: 22. 05% Cr，5. 41% Ni，3. 22% Mo，0. 15% N，1. 10% Mn，0. 42% Si，0. 017% C， 0. 006% S，0. 024% P，0. 043% Cu，其余为 Fe． 将原始 厚度 16 mm 的 2205 双相不锈钢在 SＲJX--8--13A 箱式 加热炉中进行固溶处理，固溶温度 1300 ℃，保温时间 40 min，冷却方式为水冷． 然后进行累积压下量为 50% 和 85% 的冷轧变形，将冷轧后的材料在 950 ℃ 下分别 保温不同时间后水冷，采用 OLYMPUS BX41M 光学显 微镜和 H8100 型透射电镜观察其组织，研究冷轧变形 量和保温时间对 σ 相析出的影响规律． 将变形量为 85% 的材料分别在875、925、950 和975 ℃保温5 min 后 水冷，观察其金相组织和透射电镜组织，研究温度对 2205 双相不锈钢中 σ 相析出的影响规律． 分析过程 中，利用 Adobe Photoshop CS4 11. 0. 1 对金相组织图进 行网格划分，并利用 Image Tool 软件数点，最后计算得 出 σ 相所占比例，同一温度下统计三幅金相组织图并 取其平均值为最终结果． 2 结果及分析 2. 1 冷轧变形量的影响 图 1 所示为冷轧变形量为 50% 的 2205 双相不锈 钢在 950 ℃ 保温不同时间后的金相组织，根 据 文 献 ［13］，图中颜色较浅的为奥氏体，颜色较深的为铁素 体，在铁素体与奥氏体相界处的白色析出物为 σ 相． 图 1 冷轧变形量 50% 的双相不锈钢保温不同时间后的金相组织． ( a) 3 min; ( b) 7 min; ( c) 20 min; ( d) 30min Fig． 1 Microstructures of the steel homogenized for different time with a cold reduction of 50% : ( a) 3 min; ( b) 7 min; ( c) 20 min; ( d) 30 min 由图 1( a) ～ ( c) 可知，冷轧变形量为 50% 的材料 在 950 ℃保温 3 ～ 20 min 时，有细小的奥氏体相在铁素 体和粗大的奥氏体内生成，组织表现为 δ + γ + γnew ． 由图 1( d) 可知，当保温时间延长至 30 min 时，铁素体 发生 δ→γnew + σ 共析转变，开始出现少数的 σ 相，组 织表现为 δ + γ + γnew + σ，说明当冷轧变形量为 50% 时，2205 双相不锈钢中 σ 相的析出时间为 30 min． 图 2 所示为冷轧变形量为 85% 的材料在 950 ℃保 温不同时间后的金相组织． 由图 2( a) 可知，冷轧变形 量为 85% 的材料在 950 ℃保温 2 min 后，组织中只含有 铁素体和奥氏体，主要变化为铁素体和粗大的奥氏体 晶粒破碎，生成细 小 的 奥 氏 体，组 织 表 现 为 δ + γ + γnew ． 保温时间延长至 3 min 时( 如图 2( b) ) ，σ 相开始 在铁素体和奥氏体相界析出，铁素体发生 δ→γnew + σ 共析反应，形成细小的 γnew /σ 双相组织． 保温时间延 长至 5 min 时( 如图 2( c) ) ，组织保持 δ + γ + γnew + σ， · 313 ·

·314 工程科学学报，第37卷，第3期 但8Y+σ反应程度增大，σ相数量增多.由图2 要变化为组织长大，新生成的奥氏体Y,粗化，σ相聚 (d)可知，保温时间为30min时，铁素体充分分解，主 集长大，形成粗大的析出相. 20 um 20 um 204m 图2冷轧变形量为85%的双相不锈钢保温不同时间后的金相组织.(a)2min:(b)3mim:(c)5min:(d)30min Fig.2 Microstructures of the steel homogenized for different time with a cold reduction of 85%:(a)2 min:(b)3 min:(c)5 min:(d)30 mir 综上所述，经过冷轧的2205双相不锈钢在950℃ min和30min后的透射电镜组织.由图3可知，冷轧后 保温，冷轧变形量85%时，保温3min后组织中已经出 的材料再进行保温时，组织中发生了回复再结晶，前期 现c相，而冷轧变形量为50%的试样保温30min后组 冷轧变形引进的位错逐渐消除，形成均匀稳定的等轴 织中才出现σ相，说明延长保温时间有利于σ相析 晶组织.当保温时间为3min时（如图3(a)),组织整 出.同时，冷轧变形量越大，材料中存在的晶格畸变越 体较细，其中σ相尺寸也较小.保温时间延长至30 多，σ相的有利形核位置越多，析出也就越容易.由以 min时，组织整体粗化，晶粒较大，同时。相已经聚集 上实验结果可知，σ相的析出速度受冷轧变形量的影 长大成不规则形状 响，当冷轧变形量从50%增大到85%时，σ相的析出 2.3变形温度的影响 时间由30min缩短为3min. 图4为冷轧变形量为85%的2205双相不锈钢在 2.2保温时间的影响 不同温度下保温5min后的金相组织.由图4(a)~ 统计图2中σ相的体积分数，结果如表1所示. (c)可知，在875~950℃保温5min后，粗大的奥氏体 由表1可知，冷轧变形量为85%的试样，在950℃保温 相逐渐破碎，生成细小的新生奥氏体Y·同时，铁素 时，随着保温时间的延长，组织中σ相体积分数逐渐 体发生8→y+σ共析反应，粗大的铁素体相溶解， 增大，保温时间从3min延长至30min时σ相的体积 形成Y.+σ的双相组织，σ相在奥氏体与铁素体相界 分数从1.2%增大到11.8%. 形核并朝着铁素体内部生长.2205双相不锈钢主要表 表1在950℃保温不同时间后组织中σ相的体积分数 现为δ+y+Y+σ.在这个温度范围内，随着温度升 Table 1 Volume fraction of o phase in the microstructure after homoge- 高，组织中σ析出相数量越来越少.由图4()可知， nizing for different time at 950 C 当温度升高至975℃时，主要组织变化为粗大的铁素 时间/min 5 30 体相和奥氏体相破碎，溶解生成新形成的奥氏体相 σ相的体积分数/% 1.2 3.6 11.8 Y,钢中只存在铁素体相与奥氏体相，没有g析 出相 图3为冷轧变形量为85%的材料在950℃保温3 统计图4中σ相的体积分数，结果如表2所示

工程科学学报，第 37 卷，第 3 期 但 δ→γnew + σ 反应程度增大，σ 相数量增多． 由图 2 ( d) 可知，保温时间为 30 min 时，铁素体充分分解，主 要变化为组织长大，新生成的奥氏体 γnew粗化，σ 相聚 集长大，形成粗大的析出相． 图 2 冷轧变形量为 85% 的双相不锈钢保温不同时间后的金相组织． ( a) 2 min; ( b) 3 min; ( c) 5 min; ( d) 30 min Fig． 2 Microstructures of the steel homogenized for different time with a cold reduction of 85% : ( a) 2 min; ( b) 3 min; ( c) 5 min; ( d) 30 min 综上所述，经过冷轧的 2205 双相不锈钢在 950 ℃ 保温，冷轧变形量 85% 时，保温 3 min 后组织中已经出 现 σ 相，而冷轧变形量为 50% 的试样保温 30 min 后组 织中才出现 σ 相，说明延长保温时间有利于 σ 相析 出． 同时，冷轧变形量越大，材料中存在的晶格畸变越 多，σ 相的有利形核位置越多，析出也就越容易． 由以 上实验结果可知，σ 相的析出速度受冷轧变形量的影 响，当冷轧变形量从 50% 增大到 85% 时，σ 相的析出 时间由 30 min 缩短为 3 min． 2. 2 保温时间的影响 统计图 2 中 σ 相的体积分数，结果如表 1 所示． 由表 1 可知，冷轧变形量为 85% 的试样，在 950 ℃保温 时，随着保温时间的延长，组织中 σ 相体积分数逐渐 增大，保温时间从 3 min 延长至 30 min 时 σ 相的体积 分数从 1. 2% 增大到 11. 8% ． 表 1 在 950 ℃保温不同时间后组织中 σ 相的体积分数 Table 1 Volume fraction of σ phase in the microstructure after homoge￾nizing for different time at 950 ℃ 时间/min 2 3 5 30 σ 相的体积分数/% — 1. 2 3. 6 11. 8 图 3 为冷轧变形量为 85% 的材料在 950 ℃ 保温 3 min 和 30 min 后的透射电镜组织． 由图 3 可知，冷轧后 的材料再进行保温时，组织中发生了回复再结晶，前期 冷轧变形引进的位错逐渐消除，形成均匀稳定的等轴 晶组织． 当保温时间为 3 min 时( 如图 3( a) ) ，组织整 体较细，其中 σ 相尺寸也较小． 保温时间延长至 30 min 时，组织整体粗化，晶粒较大，同时 σ 相已经聚集 长大成不规则形状． 2. 3 变形温度的影响 图 4 为冷轧变形量为 85% 的 2205 双相不锈钢在 不同温度下保温 5 min 后的金相组织． 由图 4 ( a) ～ ( c) 可知，在 875 ～ 950 ℃ 保温 5 min 后，粗大的奥氏体 相逐渐破碎，生成细小的新生奥氏体 γnew ． 同时，铁素 体发生 δ→γnew + σ 共析反应，粗大的铁素体相溶解， 形成 γnew + σ 的双相组织，σ 相在奥氏体与铁素体相界 形核并朝着铁素体内部生长． 2205 双相不锈钢主要表 现为 δ + γ + γnew + σ． 在这个温度范围内，随着温度升 高，组织中 σ 析出相数量越来越少． 由图 4( d) 可知， 当温度升高至 975 ℃ 时，主要组织变化为粗大的铁素 体相和奥氏体相破碎，溶解生成新形成的奥氏体相 γnew，钢中 只 存 在 铁 素 体 相 与 奥 氏 体 相，没 有 σ 析 出相． 统计图 4 中 σ 相的体积分数，结果如表 2 所示． · 413 ·

李殊霞等：2205双相不锈钢中σ相的析出规律 315· 西 500nm 500nm 图3保温不同时间后实验钢的透射电镜组织.(a)3min:(b)30min Fig.3 TEM images of the steel homogenized for different time:(a)3 min;(b)30 min b 20 um 204m1 20 um 220m 图4不同温度下保温5min后实验钢的金相组织.(a)875℃：(b)925℃：(。)950℃：(d)975℃ Fig.4 Microstructures of the steel homogenized at different temperatures for5min:(a)875℃；(b)925℃：(c)950℃：(d)975℃ 由表2可知，冷轧变形量为85%的试样，在875~950 图5为冷轧变形量为85%的实验钢在不同温度 ℃保温5min后，随着温度的升高，组织中σ相的含量 下保温5min后的透射电镜组织.由图5可知，冷轧后 逐渐减小，当温度从875升高至950℃时，σ相的体积 的实验钢再进行保温时，组织中发生回复再结晶.当 分数从8.9%降低至3.6%.温度为975℃时，组织中 温度为875℃和925℃时，组织中可观察到σ相，σ相 不存在σ相 尺寸与周围晶粒相近，其内部无位错，且形状不规则. 表2实验钢在不同温度下保温5mim后组织中。相的体积分数 由图5(c)可知，当温度升高至975℃时，材料中只含 Table 2 Volume fraction of o phase in the microstructure of the steel 有稳定均匀的铁素体和奥氏体晶粒，没有σ相. homogenized at different temperatures for 5 min 3结论 温度/℃ 875 925 950 975 (1)增大冷轧变形量，可缩短σ相析出时间.在 σ相的体积分数/% 8.9 5.1 3.6 950℃保温时，冷轧变形量从50%增大到85%，σ相析

李殊霞等: 2205 双相不锈钢中 σ 相的析出规律 图 3 保温不同时间后实验钢的透射电镜组织． ( a) 3 min; ( b) 30 min Fig． 3 TEM images of the steel homogenized for different time: ( a) 3 min; ( b) 30 min 图 4 不同温度下保温 5 min 后实验钢的金相组织． ( a) 875 ℃ ; ( b) 925 ℃ ; ( c) 950 ℃ ; ( d) 975 ℃ Fig． 4 Microstructures of the steel homogenized at different temperatures for 5 min: ( a) 875 ℃ ; ( b) 925 ℃ ; ( c) 950 ℃ ; ( d) 975 ℃ 由表 2 可知，冷轧变形量为 85% 的试样，在 875 ～ 950 ℃保温 5 min 后，随着温度的升高，组织中 σ 相的含量 逐渐减小，当温度从 875 升高至 950 ℃ 时，σ 相的体积 分数从 8. 9% 降低至 3. 6% ． 温度为 975 ℃ 时，组织中 不存在 σ 相． 表 2 实验钢在不同温度下保温 5 min 后组织中 σ 相的体积分数 Table 2 Volume fraction of σ phase in the microstructure of the steel homogenized at different temperatures for 5 min 温度/℃ 875 925 950 975 σ 相的体积分数/% 8. 9 5. 1 3. 6 — 图 5 为冷轧变形量为 85% 的实验钢在不同温度 下保温 5 min 后的透射电镜组织． 由图 5 可知，冷轧后 的实验钢再进行保温时，组织中发生回复再结晶． 当 温度为 875 ℃和 925 ℃时，组织中可观察到 σ 相，σ 相 尺寸与周围晶粒相近，其内部无位错，且形状不规则． 由图 5( c) 可知，当温度升高至 975 ℃ 时，材料中只含 有稳定均匀的铁素体和奥氏体晶粒，没有 σ 相． 3 结论 ( 1) 增大冷轧变形量，可缩短 σ 相析出时间． 在 950 ℃保温时，冷轧变形量从 50% 增大到 85% ，σ 相析 · 513 ·

·316· 工程科学学报，第37卷，第3期 I um 500nm 图5不同温度下保温5min后实验钢的透射电镜组织.(a)875℃：(b)925℃：(c)975℃ Fig.5 TEM images of the steel homogenized at different temperatures for5min:(a)875℃：(b)925℃：(c)975℃ 出时间从30min缩短为3min. [5]Kurt B.The interface morphology of diffusion bonded dissimilar (2)冷轧变形量为85%的试样，在950℃保温不 stainless steel and medium carbon steel couples.J Mater Process 同时间后，随着保温时间的延长，σ相含量逐渐增大， Technol,2007,190(12):138 [6]Hayden H W,Floreen S,Goodell P D.The deformation mecha- 保温时间从3min延长至30min时，c相的体积分数从 nisms of superplasticity.Metall Trans,1972.3(4):833 1.2%增大到11.8%. Sagradi M.Pulino-Sagradi D,Medrano R E.The effect of the mi- (3)冷轧变形量为85%的试样，在875~950℃保 crostructure on the superplasticity of a duplex stainless steel.Acta 温5min后，随着温度的升高，σ相含量逐渐减小，当温 Mater,1998,46(11):3857 度从875℃升高至950℃时，g相的体积分数从8.9% 8] Farnoush H,Momeni A,Dehghani K,et al.Hot deformation 降低至3.6%.975℃保温5min后，组织中不存在 characteristics of 2205 duplex stainless steel based on the behavior c相. of constituent phases.Mater Des,2010,31(1):220 9]Zhang P X,Ren X P,Xie J X,et al.Superplasticity mechanism of duplex stainless steels.J Univ Sci Technol Beijing,2005,27 参考文献 (1):68 Wu J.The Dupler Stainless Steel.Beijing:Metallurgical Industry (张沛学，任学平，谢建新，等.双相不锈钢超塑性变形机理. Press,1999 北京科技大学学报，2005,27(1)：68) (吴玖.双相不锈钢.北京：治金工业出版社，1999) [10]Moura V S,Lima L D,Pardal J M,et al.Influence of micro- Hu L M.Study on the properties of butt resistance welds of stain- structure on the corrosion resistance of the duplex stainless steel less steels.J Mech Eng,2002,38(4):134 UNS S31803.Mater Charact,2008,59 (8)1127 (胡礼木.双相不锈钢电阻对焊接头的性能研究.机械工程学 [11]Jorge A M,Reis G S,Balancin 0.Influence of the microstruc- 报，2002,38(4)：134) ture on the plastic behaviour of duplex stainless steels.Mater Sci B3]Zhang G X,Li S.Performance of duplex stainless steel and its EngA,2011,528(6):2259 application in petrochemical industry.Petro-Chem Equip Technol, [12] Tavares SS M,da Silva M R,Pardal J M,et al.Microstructural 2007,28(4):55 changes produced by plastic deformation in the UNS S31803 du- (张国信，李双双.双相不锈钢的性能及其在石化行业的应 plex stainless steel.J Mater Process Technol,2006,180(13): 用.石油化工设备技术，2007,28(4)：55) 318 4]Deng B,Jiang Y M.Gao J,et al.Effect of annealing treatment on [13]Li X F,Yang Z Y.Method for revealing coloured microstructure microstructure evolution and the associated corrosion behavior of a in a dual-phase stainless steel.Heat Treat,2009,24(4):67 super-duplex stainless steel.J Alloys Compds,2010,493 (12): (李雪峰，杨之勇.双相不锈钢彩色显微组织的显现方法 461 热处理，2009,24(4)：67)

工程科学学报，第 37 卷，第 3 期 图 5 不同温度下保温 5 min 后实验钢的透射电镜组织． ( a) 875 ℃ ; ( b) 925 ℃ ; ( c) 975 ℃ Fig． 5 TEM images of the steel homogenized at different temperatures for 5 min: ( a) 875 ℃ ; ( b) 925 ℃ ; ( c) 975 ℃ 出时间从 30 min 缩短为 3 min． ( 2) 冷轧变形量为 85% 的试样，在 950 ℃ 保温不 同时间后，随着保温时间的延长，σ 相含量逐渐增大， 保温时间从 3 min 延长至 30 min 时，σ 相的体积分数从 1. 2% 增大到 11. 8% ． ( 3) 冷轧变形量为 85% 的试样，在 875 ～ 950 ℃保 温 5 min 后，随着温度的升高，σ 相含量逐渐减小，当温 度从 875 ℃升高至 950 ℃时，σ 相的体积分数从 8. 9% 降低 至 3. 6% ． 975℃ 保 温 5 min 后，组 织 中 不 存 在 σ 相． 参 考 文 献 ［1］ Wu J． The Duplex Stainless Steel． Beijing: Metallurgical Industry Press，1999 ( 吴玖． 双相不锈钢． 北京: 冶金工业出版社，1999) ［2］ Hu L M． Study on the properties of butt resistance welds of stain￾less steels． J Mech Eng，2002，38( 4) : 134 ( 胡礼木． 双相不锈钢电阻对焊接头的性能研究． 机械工程学 报，2002，38( 4) : 134) ［3］ Zhang G X，Li S S． Performance of duplex stainless steel and its application in petrochemical industry． Petro-Chem Equip Technol， 2007，28( 4) : 55 ( 张国信，李双双． 双相不锈钢的性能及其在石化行业的应 用． 石油化工设备技术，2007，28( 4) : 55) ［4］ Deng B，Jiang Y M，Gao J，et al． Effect of annealing treatment on microstructure evolution and the associated corrosion behavior of a super-duplex stainless steel． J Alloys Compds，2010，493( 1-2) : 461 ［5］ Kurt B． The interface morphology of diffusion bonded dissimilar stainless steel and medium carbon steel couples． J Mater Process Technol，2007，190( 1-2) : 138 ［6］ Hayden H W，Floreen S，Goodell P D． The deformation mecha￾nisms of superplasticity． Metall Trans，1972，3( 4) : 833 ［7］ Sagradi M，Pulino-Sagradi D，Medrano Ｒ E． The effect of the mi￾crostructure on the superplasticity of a duplex stainless steel． Acta Mater，1998，46( 11) : 3857 ［8］ Farnoush H，Momeni A，Dehghani K，et al． Hot deformation characteristics of 2205 duplex stainless steel based on the behavior of constituent phases． Mater Des，2010，31( 1) : 220 ［9］ Zhang P X，Ｒen X P，Xie J X，et al． Superplasticity mechanism of duplex stainless steels． J Univ Sci Technol Beijing，2005，27 ( 1) : 68 ( 张沛学，任学平，谢建新，等． 双相不锈钢超塑性变形机理． 北京科技大学学报，2005，27 ( 1) : 68) ［10］ Moura V S，Lima L D，Pardal J M，et al． Influence of micro￾structure on the corrosion resistance of the duplex stainless steel UNS S31803． Mater Charact，2008，59( 8) : 1127 ［11］ Jorge A M，Ｒeis G S，Balancin O． Influence of the microstruc￾ture on the plastic behaviour of duplex stainless steels． Mater Sci Eng A，2011，528( 6) : 2259 ［12］ Tavares S S M，da Silva M Ｒ，Pardal J M，et al． Microstructural changes produced by plastic deformation in the UNS S31803 du￾plex stainless steel． J Mater Process Technol，2006，180( 1-3) : 318 ［13］ Li X F，Yang Z Y． Method for revealing coloured microstructure in a dual-phase stainless steel． Heat Treat，2009，24( 4) : 67 ( 李雪峰，杨之勇． 双相不锈钢彩色显微组织的显现方法． 热处理，2009，24( 4) : 67) · 613 ·