不銹鋼焊管再生相在自由表面上的消失或析出分析
聚集再結(jié)晶時的平衡組織一般在較高溫度時形成。晶粒的晶界能量變得最小,這引起晶粒長大并使共出現(xiàn)特殊形狀,例如單相材料中的六角形。對于溫軋和冷軋不銹鋼焊管以及對于焊縫和母體不銹鋼焊接管來說,聚集再結(jié)晶開始溫度均相同。浙江至德鋼業(yè)有限公司在研究軋制的和拉拔的不銹鋼電拋光鋼管的結(jié)晶范圍時便已指出,在再結(jié)晶結(jié)束和聚集再結(jié)晶開始之間存在著孕育期。但對此并未做解釋??磥砭奂俳Y(jié)晶過程的終止同晶界上存在著的由碳化物微粒構(gòu)成的殼層有關(guān)。只有當(dāng)這種殼層在1025~1050℃溶解的情況下,晶粒長大才有可能。
冷、熱變形焊縫和母體不銹鋼焊管新晶粒生成和長太的特點 必須指出,有許多因素對再結(jié)晶發(fā)生作用,如變形條件,加熱條件,化學(xué)成分,組分?jǐn)U散流動性及其分布,回復(fù)的充分程度及多邊化等。除此之外,相變和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變也常對再結(jié)晶有影響。在冷軋的不銹鋼焊管中,再結(jié)晶晶核出現(xiàn)在晶界、雙晶位錯晶界及滑移帶交叉的地方。在溫軋的鋼中,再結(jié)晶晶粒僅出現(xiàn)在晶界接頭處和雙晶的非連貫的晶界上。將母體不銹鋼焊管和焊縫進行比較,必須注意到在均質(zhì)焊縫中出現(xiàn)再結(jié)晶晶核,除此之外,也在微觀不密實聚集處和促使再結(jié)晶的化學(xué)元素的富集區(qū)(原來的鐵素體區(qū))出現(xiàn)。無論是在冷軋的或是溫軋的均質(zhì)焊縫中均曾觀察到成群的不均勻分布的晶核。在具有雙相(y+6)結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)焊縫中,再結(jié)晶晶核首先出現(xiàn)在相間晶界,這可能是由于晶界處的位錯密度較大和隨后在位錯重新分布時保證位錯部分消滅的緣故。結(jié)果便會形成具有非畸變晶格的區(qū)域,這些區(qū)域和基體被彎度大的晶界所隔開,變成再結(jié)晶晶核。但構(gòu)成薄壁的再生相卻阻止位錯滑移,并相應(yīng)提高再結(jié)晶開始溫度。
通常是根據(jù)雜質(zhì)同缺位位錯的相互作用來解釋其對再結(jié)晶過程的影響。按現(xiàn)代的認(rèn)識,雜質(zhì)的原子同位錯交互作用,在其周圍形成“科氏”氣團偏集和鈴術(shù)偏集等,這樣在多邊化和再結(jié)晶時使得位移難以移動。雜質(zhì)的愿子偏集會減弱位錯周圍的彈性畸變,并以位移或缺位的方法力求制止位錯,這樣便使同位錯再分布有關(guān)的再結(jié)晶和多邊化過程向高溫區(qū)推移。在雜質(zhì)的原子與位錯的交互作用增大和氣體濃度增高時,上述過程加??;不銹鋼焊管隨著雜質(zhì)和母體不銹鋼焊管的原子半徑、原子價和離子特性差別的增大,這種過程增強;隨著雜質(zhì)的濃度增大,偏集影響的相對效應(yīng)減小。雜質(zhì)晶界富集和晶?;顒有越档?,至德鋼業(yè)技術(shù)人員認(rèn)為這是由于晶界和雜質(zhì)原子之間交互作用形成的原子氣氛的影響。根據(jù)資料,侵入固溶體的雜質(zhì)原子跟隨著晶粒的晶界移動(與組成置換固溶體的雜質(zhì)原子不同)。位錯密度在此處增高到2 x109cm2。在加熱到820℃之后,在鋼的細(xì)晶組織中未能發(fā)現(xiàn)變化情況。當(dāng)加熱到更高溫度時’,碳化物溶解,采用揭示位錯的方法并不適用。再次加熱到700~800℃也未有效。因此加熱在800~820℃以下時,不能在不銹鋼中發(fā)現(xiàn)多邊化。
援引的數(shù)據(jù)與利用電子顯微鏡觀測不銹鋼薄片時得到結(jié)果相符。浙江至德鋼業(yè)有限公司焊管焊接技術(shù)研究人員未發(fā)現(xiàn)在再結(jié)晶之前在試樣中有多邊化特征。僅在不銹鋼薄片退火時出現(xiàn)過亞晶粒組織,上述作者認(rèn)為在薄片中易于發(fā)生多邊化的原因是在自由表面上發(fā)生為此所必需的缺位。在試驗中,表面的作用也曾以另外的方式表現(xiàn)。如果以科氏和鈴木氣團以及再生相微粒阻礙位錯的增加這種說法為依據(jù),那末位錯在自由表面上的重新分布應(yīng)該是很容易的。這種重新分布可能也與從薄片中排除雜質(zhì)的阻塞位錯有關(guān)。這也是由于不銹鋼焊管再生相在自由表面上的消失或析出的結(jié)果(位錯的間距與薄片厚度是可以量的)。文獻中援引的試驗結(jié)果也證明上述情況,在試驗中,薄片的加熱比試樣快些。因此,必須這樣設(shè)想,即阻止了析出過程,便可在再結(jié)晶開始之前使位錯在多邊形壁上重薪排列。
為了驗證上述假設(shè),將不銹鋼片在真空、氫氣流或弱氧化氣氛中于1250℃溫度下持續(xù)處理之后進行變形和退火。處理的目的是排除鋼中參與形成再生相的雜質(zhì)——鉻、碳、氮。在1250℃溫度下真空退火7小時后取得了令人滿意的結(jié)果。在這種鋼的彎曲試樣中,750℃溫度退火后,曾發(fā)現(xiàn)位錯重新分布和形成多邊化組織。曾用局部X射線光譜分析方法檢查了不銹鋼焊管片中的鉻含量。結(jié)果表明,在真空中保溫時鋼片中的鉻含量降低15~20%。在用耐高熱焊管料制造六角形鋼管時曾有過這種現(xiàn)象。根據(jù)援引的數(shù)據(jù)得知,隨著鉻從鋼中排出,位錯受拉程度變輕,并可能在析出碳化物之前重新排列。隨著兩側(cè)原子具有不同化學(xué)勢的分界的出現(xiàn)而發(fā)生變化。
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