双相不锈钢中σ相析出行为的相图热力学和动力学

宝钢在研发双相不锈钢时发现，对σ相的热力学和动力学规律缺乏认识会影响该钢的顺行生产。本研究采用3DAP、 CSLM以及SEM&EBSD等先进分析技术，对宝钢生产的双相不锈钢2205在不同时效条件下组织中拓扑密堆结构相σ的形核、生长以及粗化过程进行测定，根据实验获得σ相的优先形核规律并准确描述其析出机制；借助Thermo-Calc软件优选成分将σ相的析出趋势降到最小；首次采用TC-PRISMA软件对σ相的析出演变行为进行模拟计算；在实验验证的基础上，提出行之有效的模拟、控制双相不锈钢中σ相析出的热力学、动力学计算方法。此工作可为我国大型钢铁企业集团的不锈钢科研生产提供基础支持，具有重要的理论和实际意义。

宝钢在研发双相不锈钢时发现，对σ相的热力学和动力学规律缺乏认识会影响该钢的顺行生产。本研究采用CSLM、SEM&EDS，BSE以及3DAP等先进分析技术，对宝钢生产的双相不锈钢2205在不同时效条件下组织中拓扑密堆结构相σ的生长行为进行了实验测定，并首次采用Thermo-Calc & PRISMA软件分别对σ相的析出演变行为进行了热力学与动力学计算。获得如下主要结论：.（1）可通过热力学计算使σ相的析出趋势降到最小，从而为2205系列钢种的成分优选提供理论依据。. （2）通过准确实验诠释了2205钢中σ相的生长机制：由于2205钢中碳、氮含量较低，所以在700-900℃温度范围内组织中形成的第二相主要是σ相，通常在γ/α相界或铁素体晶内形成。在相同时效温度条件下，σ相析出含量随时间延长而延长，在850℃时效处理条件下，σ相的析出量达到最大值。结合热力学计算可以证实，在700-900℃时效温度范围内，χ相的析出驱动力始终大于σ相，而在850℃时效处理条件下，σ相先于χ相被观察到是由于其具有快速生长速率造成的。. （3）采用SEM&EDS以及BSE技术可以测定2205钢中σ相形态及其含量在不同时效条件下的变化情况。据此，在获得850℃时效条件下的σ相粗化曲线后可采用TC-PRISMA软件拟合其界面能，而后计算出此时基体中σ相的含量约为7vol.%左右，这与实验结果基本吻合。.（4）采用上述热力学与动力学计算方法，可以对以Fe-Cr-C为主要组元的合金体系中析出相随时效条件的变化情况进行预测。.基于此，本研究提出的热力学与动力学计算方法可以行之有效地模拟、控制双相不锈钢中σ相的析出行为，可为我国大型钢铁企业集团的不锈钢科研生产提供基础支持。