第9期 钟海林等：无镍不锈钢17Cr10Mn2MoN的制备与性能 ·1039· 伸断口形貌.从图中可知，固溶处理前后拉伸断口当σ相质量分数达到2%~4%，钢的韧塑性将降 较为相近，断口上都可观察到大量的韧窝，为典型 低，因此实验钢固溶处理态的韧塑性高于热等静 的韧性断裂.由于热等静压态有少量的σ相析出， 压态 10m 10m 图4实验钢拉伸断口形貌.(a)热等静压态：(b)固溶处理态 Fig.4 SEM tensile fractographs of the tested steel after different treatments:(a)HIP;(b)solution treatment 图5为实验钢经1100℃油冷1h后的X射线衍 有观察Cr,N析出.通过奥氏体与铁素体的两主峰 射图谱和电子探针微观组织.从图5(a)可知，固溶 对比，估算出奥氏体的质量分数为84.6%，铁素体 处理态实验钢组织主要由奥氏体+铁素体组成，没 约为15.4% 1000 (a)Fe,C111) 800 400 (Fe.C200) Fe(110) 200 (Fe.C)220)(Fe.C)311) Ee2052u022 39.2649.2659.2669.2679.2689.2699.26 201) JEOL COMP 20.8kV ×503 10pm WD11mm 图5实验钢固溶处理态X射线衍射图谱(a)和电子探针微观组织(b) Fig.5 XRD pattern (a)and EPMA microstructure (b)of the tested steel after solution treatment 对比图2(a)和图5(a)可知，粉末态和固溶处 理态的X射线衍射图谱可知，热等静压态和固溶处 理态的X射线衍射图谱有明显区别，主要表现在前 理态两者组织相近，但热等静压态的奥氏体含量高 者铁素体峰高，后者奥氏体峰高.这是因为气雾化 于固溶处理态的奥氏体含量.这是因为热等静压态 粉末在快速凝固过程中处于非平衡状态，实验钢液 有σ相析出，而σ相富集了铁素体形成元素C和 滴从液相向固相转变过程中，8-Fe率先形核并长大 Mo,从而使基体中的C（铬当量)减小，所以奥氏 (见图1)，由于8-Fe为体心立方，N的溶解度低，大 体含量较高：当实验钢固溶处理后，σ相发生分解并 量的N被挤出，8-Fe附近液相中氮含量显著增加， 重溶于基体，使C回到平衡态水平，从而相对热等 液相在快速冷却过程中直接转变为奥氏体，虽然奥 静压态，奥氏体含量将减少 氏体相中N的含量远高于δ-Fe相中N的含量，但 2.5固溶处理态耐蚀性能分析 快速凝固阻止了N原子的迁移，从而阻止了8-F 氮的作用除了代替镍以节约贵重金属元素外， 向奥氏体转变，因此粉末中铁素体含量大于奥氏体 还能提高不锈钢的耐蚀性能，包括一般腐蚀、点蚀、 含量，其中奥氏体的质量分数约为24.1%；实验钢 应力腐蚀和晶间腐蚀等。衡量不锈钢耐蚀性能的主要 经固溶处理后，N原子发生迁移，铁素体向奥氏体转 指标有耐点腐蚀性能和耐缝隙腐蚀性能.目前，表征不 变，因此组织中奥氏体的质量分数约为84.6%. 锈钢耐点腐蚀性能主要采用耐点腐蚀能力指数(PE 对比图3(a)的热等静压态和图5(a)的固溶处 指数)，即PRE=u(C)+3.3w(Mo)+16u(N)图，不锈第 9 期 钟海林等: 无镍不锈钢 17Cr10Mn2MoN 的制备与性能 伸断口形貌． 从图中可知，固溶处理前后拉伸断口 较为相近，断口上都可观察到大量的韧窝，为典型 的韧性断裂． 由于热等静压态有少量的 σ 相析出， 当 σ 相质量分数达到 2% ～ 4% ，钢的韧塑性将降 低，因此实验钢固溶处理态的韧塑性高于热等静 压态． 图 4 实验钢拉伸断口形貌． ( a) 热等静压态; ( b) 固溶处理态 Fig． 4 SEM tensile fractographs of the tested steel after different treatments: ( a) HIP; ( b) solution treatment 图5 为实验钢经1100 ℃油冷1 h 后的 X 射线衍 射图谱和电子探针微观组织． 从图 5( a) 可知，固溶 处理态实验钢组织主要由奥氏体 + 铁素体组成，没 有观察 Cr2N 析出． 通过奥氏体与铁素体的两主峰 对比，估算出奥氏体的质量分数为 84. 6% ，铁素体 约为 15. 4% ． 图 5 实验钢固溶处理态 X 射线衍射图谱( a) 和电子探针微观组织( b) Fig． 5 XRD pattern ( a) and EPMA microstructure ( b) of the tested steel after solution treatment 对比图 2( a) 和图 5( a) 可知，粉末态和固溶处 理态的 X 射线衍射图谱有明显区别，主要表现在前 者铁素体峰高，后者奥氏体峰高． 这是因为气雾化 粉末在快速凝固过程中处于非平衡状态，实验钢液 滴从液相向固相转变过程中，δ--Fe 率先形核并长大 ( 见图 1) ，由于 δ--Fe 为体心立方，N 的溶解度低，大 量的 N 被挤出，δ--Fe 附近液相中氮含量显著增加， 液相在快速冷却过程中直接转变为奥氏体，虽然奥 氏体相中 N 的含量远高于 δ--Fe 相中 N 的含量，但 快速凝固阻止了 N 原子的迁移，从而阻止了 δ--Fe 向奥氏体转变，因此粉末中铁素体含量大于奥氏体 含量，其中奥氏体的质量分数约为 24. 1% ; 实验钢 经固溶处理后，N 原子发生迁移，铁素体向奥氏体转 变，因此组织中奥氏体的质量分数约为 84. 6% ． 对比图 3( a) 的热等静压态和图 5( a) 的固溶处 理态的 X 射线衍射图谱可知，热等静压态和固溶处 理态两者组织相近，但热等静压态的奥氏体含量高 于固溶处理态的奥氏体含量． 这是因为热等静压态 有 σ 相析出，而 σ 相富集了铁素体形成元素 Cr 和 Mo，从而使基体中的 Creq ( 铬当量) 减小，所以奥氏 体含量较高; 当实验钢固溶处理后，σ 相发生分解并 重溶于基体，使 Creq回到平衡态水平，从而相对热等 静压态，奥氏体含量将减少． 2. 5 固溶处理态耐蚀性能分析 氮的作用除了代替镍以节约贵重金属元素外， 还能提高不锈钢的耐蚀性能，包括一般腐蚀、点蚀、 应力腐蚀和晶间腐蚀等． 衡量不锈钢耐蚀性能的主要 指标有耐点腐蚀性能和耐缝隙腐蚀性能． 目前，表征不 锈钢耐点腐蚀性能主要采用耐点腐蚀能力指数( PRE 指数) ，即 PRE = w( Cr) +3. 3w( Mo) +16w( N) ［8］，不锈 ·1039·