高温固溶处理是 27% Cr 超双相不锈钢关键的“微观结构重置”过程。通过将材料加热到精确的 1,100°C 温度，炉体环境会溶解制造过程中形成的有害脆性析出物，从而恢复金属的机械完整性。
核心要点： 在铸造或热加工过程中，超双相不锈钢会形成有害的 sigma 相和 chi 相，从而破坏其韧性。固溶处理工艺通过将金属在 1,100°C 下保温以重新溶解这些相，然后进行快速水淬以锁定均匀、耐腐蚀的铁素体-奥氏体结构，从而消除这些相。
消除有害析出物
固溶处理炉的主要功能是修复早期加工步骤造成的微观结构损伤。
识别有害相
在铸造或热加工过程中，27% Cr 超双相不锈钢容易形成脆性第二相，特别是 sigma ($\sigma$) 相和 chi ($\chi$) 相。这些金属间相会从基体中析出，并严重降低材料的韧性和耐腐蚀性。
溶解机理
为了逆转这种情况，炉体必须提供一个稳定的高温环境，通常是1,100°C。在这个特定的热能水平下，脆性相的热力学稳定性被打破。
恢复固溶体
通过维持此温度，构成 sigma 相和 chi 相的元素（如铬和钼）会重新溶解到基体中。这有效地“消除了”损害合金性能的脆性结构。
建立理想的双相结构
一旦有害相被溶解，处理的重点就放在优化钢的两种主要相：铁素体和奥氏体之间的平衡。
促进均匀化
炉体工艺涉及保温时间——在温度下保温 120 分钟。这个持续时间允许扩散，确保合金元素在整个微观结构中均匀分布。这通常被称为微观结构均匀化。
淬火的关键作用
加热阶段只是整个过程的一半。在保温 120 分钟后，材料必须进行水淬。这种快速冷却对于将高温结构“冻结”到位至关重要。
锁定平衡
如果冷却缓慢，有害相会再次析出。快速淬火固定了均匀的铁素体-奥氏体双相结构，该结构提供了超双相钢特有的高强度和优越耐腐蚀性的组合。
理解权衡和风险
虽然固溶处理至关重要，但工艺参数的偏差可能导致结果不理想。
温度精度
温度窗口很窄。虽然 1,100°C 是该特定牌号的标准，但改变温度（例如，显著升高至 1,250°C）可能导致晶粒粗化。虽然这可能确保相平衡，但过度的晶粒生长会负面影响机械性能，如疲劳性能。
处理不完全的代价
如果保温时间少于 120 分钟或温度波动低于目标值，sigma 相和 chi 相的溶解可能不完全。残留的脆性相会成为裂纹萌生点，使钢材在关键应用中不可靠。
为您的目标做出正确选择
这个过程不仅仅是加热金属；它是关于精确的微观结构工程。
- 如果您的主要关注点是最大程度的耐腐蚀性：确保严格遵守1,100°C 的设定点和快速水淬，以保证零残留的 sigma 相或 chi 相。
- 如果您的主要关注点是建立研究基线：使用炉体创建一个均匀、无缺陷的结构，以确保后续测试（如疲劳或变形研究）反映材料的真实性能，而不是制造缺陷。
通过严格控制热循环，您可以将有缺陷的铸件转化为高性能工程材料。
总结表：
| 工艺参数 | 目标值/条件 | 微观结构影响 |
|---|---|---|
| 保温温度 | 1,100°C | 将脆性 $\sigma$ 相和 $\chi$ 相溶解到基体中 |
| 保温时间 | 120 分钟 | 确保元素均匀化和扩散 |
| 冷却方法 | 快速水淬 | 防止再析出；锁定双相平衡 |
| 所得结构 | 铁素体-奥氏体 | 优化强度和耐腐蚀性 |
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参考文献
- Hang Wang, Chenlu Liu. Effects of rare earth metals on microstructure, mechanical properties, and pitting corrosion of 27% Cr hyper duplex stainless steel. DOI: 10.1515/rams-2022-0284
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
