過(guò)時(shí)效制度是在雙相鋼臨界區(qū)退火之后，在低溫區(qū)的等溫淬火過(guò)程。其目的在于使臨界區(qū)生成的奧氏體晶粒在淬火過(guò)程中發(fā)生等溫相變，生成較為均勻的淬火組織。浙江宏盛特鋼有限公司采用的臨界退火溫度為750℃，保溫時(shí)間為10秒，過(guò)時(shí)效選擇的溫度分別為400℃、300℃和200℃。

一、過(guò)時(shí)效制度對(duì)雙相鋼不銹鋼管微觀組織的影響

    由于臨界退火的工藝相同，各個(gè)工藝下的雙相不銹鋼管在臨界區(qū)所生成的奧氏體含量相同。由于保溫時(shí)間較短，奧氏體晶粒內(nèi)部的碳含量存在一定的不均勻性，產(chǎn)生了貧碳區(qū)和高碳區(qū)，這也決定了其淬透性的不同。在過(guò)時(shí)效的等溫相變過(guò)程中，不同的過(guò)冷度和淬透性造成了實(shí)驗(yàn)鋼管微觀組織的差別。過(guò)時(shí)效溫度為400℃時(shí)，實(shí)驗(yàn)鋼管的微觀組織形貌如圖所示，在鐵素體基體上均勻分布著島狀組織，其晶粒內(nèi)部可見(jiàn)細(xì)小的碳化物，其可被看作是發(fā)生一定自回火的馬氏體組織，結(jié)構(gòu)與粒狀貝氏體相近。而過(guò)時(shí)效溫度為300℃時(shí)的微觀組織中，出現(xiàn)了尺寸較大的板條貝氏體晶粒，如圖所示，在放大的掃描照片中可以明顯的觀察到貝氏體板條，如圖所示。對(duì)比二者可見(jiàn)，過(guò)時(shí)效溫度降低，對(duì)微觀組織產(chǎn)生了非常明顯的影響，除鐵素體之外的第二相組織在形態(tài)和體積分?jǐn)?shù)上都發(fā)生了明顯的變化。而當(dāng)過(guò)時(shí)效溫度為200℃時(shí)，由圖可見(jiàn)，可以得到均勻分布的細(xì)小馬氏體組織。三個(gè)工藝下的微觀組織具有明顯的區(qū)別，與傳統(tǒng)工藝下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也具有比較大的差別。所以，在以快速加熱和短時(shí)保溫為特點(diǎn)的快速退火工藝條件下，雙相鋼不銹鋼管的相變行為具有很顯著的特點(diǎn)。這與在快速加熱與短時(shí)保溫造成的奧氏體中的濃度起伏，以及短時(shí)等溫相變提供的相變驅(qū)動(dòng)力是密切相關(guān)的。

   對(duì)比過(guò)時(shí)效溫度為400℃和200℃時(shí)的微觀組織，可見(jiàn)島狀組織的黽薩尺寸隨溫度降低而減小，但其體積分?jǐn)?shù)隨著溫度的降低而升高。400℃時(shí)，第二相組織具有比較明顯的擴(kuò)散相變的特征，晶粒有一定程度的長(zhǎng)大，其內(nèi)部的碳化物的生成也是通過(guò)擴(kuò)散來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而過(guò)時(shí)效溫度為200℃時(shí)，組織中的馬氏體島尺寸要明顯小于圖中的島狀組織，其透射照片也表征了該組織是通過(guò)切變相變的方式產(chǎn)生的板條組織。通過(guò)體積分?jǐn)?shù)的變化可知，在過(guò)時(shí)效溫度較高的情況下，實(shí)驗(yàn)鋼管中也通過(guò)擴(kuò)散相變的方式，生成了一定量的鐵素體組織。過(guò)時(shí)效溫度為300℃時(shí)的組織幾乎全部都是以切變相變方式

   生成的貝氏體組織，并且體積分?jǐn)?shù)變化較大，由圖可見(jiàn)，全部的奧氏體晶粒都轉(zhuǎn)變?yōu)榘鍡l貝氏體。通過(guò)對(duì)三種工藝的微觀組織觀察，可知，隨著過(guò)時(shí)效溫度的降低，奧氏體相變的方式由擴(kuò)散為主導(dǎo)的相變機(jī)制變化為由切變?yōu)橹鲗?dǎo)的相交機(jī)制。圖為不同過(guò)時(shí)效制度下，實(shí)驗(yàn)鋼管微觀組織的透射照片，由圖可見(jiàn)，當(dāng)溫度為400℃時(shí)，碳化物的尺寸在400～200nm之間，排布具有一定的方向性，這進(jìn)一步驗(yàn)證了之前分析中提到的馬氏體自回火的結(jié)論。馬氏體內(nèi)部的位錯(cuò)大部分已消失，但仍具有島狀的晶粒輪廓，這與掃描照片中的結(jié)果一致。在過(guò)時(shí)效溫度為300℃時(shí)，組織中可觀察到明顯的板條亞結(jié)構(gòu)，并且板條內(nèi)部具有較高密度的位錯(cuò)，局部可見(jiàn)細(xì)小的碳化物析出，如圖所示，其板條寬度在200nm，300nm之間，晶粒尺寸發(fā)生了明顯的增大。過(guò)時(shí)效溫度在200℃時(shí)，實(shí)驗(yàn)鋼管中出現(xiàn)了板條馬氏體島，和孿晶馬氏體島，分別對(duì)應(yīng)低碳和高碳的原奧氏體區(qū)域，其尺寸小于400℃時(shí)的島狀馬氏體，直徑在1～2pm之間。由于碳含量不同，其在硬度上也存在差別，進(jìn)而對(duì)力學(xué)性能產(chǎn)生影響。

二、過(guò)時(shí)效制度對(duì)雙相不銹鋼管力學(xué)性能的影響

    在不同的過(guò)時(shí)效制度下，雙相不銹鋼管的微觀組織產(chǎn)生明顯的變化，其對(duì)力學(xué)性能的影響通過(guò)如圖曲線所示。在圖所示的拉伸曲線中，可見(jiàn)三種工藝下的實(shí)驗(yàn)鋼管均呈現(xiàn)連續(xù)屈服的狀態(tài)，不存在屈服點(diǎn)，這是由于鐵素體內(nèi)部由相變體積膨脹誘發(fā)的可動(dòng)位錯(cuò)超過(guò)了臨界值。而實(shí)驗(yàn)鋼管的屈服強(qiáng)度則呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢(shì)變化，抗拉強(qiáng)度則一直呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，在由300℃向200℃變化的過(guò)程中，增幅更大，如圖所示。詳細(xì)的力學(xué)性能參數(shù)如表所示，雙相不銹鋼管在過(guò)時(shí)效溫度為200℃下的延伸率和加工硬化指數(shù)力均最高，并且屈強(qiáng)比最低。

    在三種工藝制度下，實(shí)驗(yàn)鋼管均呈現(xiàn)出較高的初始加工硬化性能。過(guò)時(shí)效制度對(duì)其塑性影響較大，溫度為300℃時(shí)的延伸率最低，這與之前的一些研究存在差別，這是由于在該條件下的力學(xué)性能幾乎就是貝氏體的力學(xué)性能特征，所以出現(xiàn)變化規(guī)律反常的現(xiàn)象。而對(duì)比200℃和400℃時(shí)的力學(xué)性能可以看出，隨著馬氏體的體積分?jǐn)?shù)增加，實(shí)驗(yàn)鋼管的強(qiáng)度隨之增加，而由于誘發(fā)了鐵素體內(nèi)部更多的可動(dòng)位錯(cuò)，使屈服強(qiáng)度沒(méi)有發(fā)生變化，較高的加工硬化性能，也使實(shí)驗(yàn)鋼管在馬氏體含量稍有增加的條件下，仍然保持了良好的延伸率，這也與之前提到的馬氏體的形態(tài)有一定關(guān)系。

    對(duì)各工藝下的雙相不銹鋼進(jìn)行擴(kuò)口實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。利用公式對(duì)雙相不銹鋼管的擴(kuò)口率進(jìn)行計(jì)算，得到表所示的擴(kuò)口性能參數(shù)。可見(jiàn)，不同工藝下，實(shí)驗(yàn)鋼管的擴(kuò)口性能與其在拉伸下的延伸率變化相符，延伸率較高的試樣，在擴(kuò)口實(shí)驗(yàn)條件下的擴(kuò)口率也較大。對(duì)于同一工藝的鋼管，擴(kuò)口率隨著擴(kuò)口角度的增加而增大。由柱狀圖中的結(jié)果可見(jiàn)，過(guò)時(shí)效溫度為200℃時(shí)的雙相不銹鋼管的擴(kuò)口率在各個(gè)角度下，都表現(xiàn)出較好的塑性，具有較全面的成形性能指標(biāo)。