朱海元
纽威工业材料（大丰）有限公司
摘要：基于不一样的固溶温度，分析了对材质性能的影响。当温度为1120摄氏度时，在对CD3MN进行固溶处理之后，能够获取两相组织，且得到相对理想的耐点腐蚀能力；基于力学性能试验的开展，明确了CD3MN的两项内容，一是高温性能，二是显微组织特征。基于规模相对大的泵体铸件，开展了生产运用，可以满足产品性能要求。总之通过本文的探讨，以期能为相关人员提供借鉴。
关键词：CD3MN；固溶处理；力学性能；显微组织
引言：对于CD3MN来讲，其属于一种双相不锈钢，有着系列突出的优势，例如耐腐蚀能力理想、有着相对高的强度。和铁素体进行对比，CD3MN有着更为可观的塑性以及韧性，且就焊接以及腐蚀性能而言，都得到极大提升；和奥氏体进行对比，这一材质有着更高的强度，存在着相对突出的耐点腐蚀能力。文章基于材质实验的开展，实施了热处理工艺改进，同时开展了运用。
1.试验材质和方案
（1）材料制备。选取标准CD3MN材质，将其当作试验用钢，通过对真空感应电炉的使用，来进行熔炼处理。浇注1组试验料，接下来分割标示，由此来开展热处理。（2）试验方案。对于这一材质的工艺来说，属于一种固溶处理，针对于不一样的固溶温度，比如1020摄氏度，选取相应的试验方案，从而来开展热处理[1]。在试验之后，根据有关的标准，来开展力学性能试验，结合一定的标准规定，进一步来对铁素体含量开展检测，根据ASTM G48规定，进而来实施点腐蚀试验；与此同时，结合GB/T228.2标准规定，在不同的高温条件下，开展了相应的力学性能试验。进行综合的分析以及考虑，明确有效的热处理工艺。
2.结果与讨论
（1）力学性能。在不一样的温度条件下，对这一材质进行固溶处理之后，得到如表1所示的试验结果。结合数据来分析，当温度介于1020摄氏度至1170摄氏度之间，伴随温度的上升，抗拉强度随之变大，与此同时，伸长率也有着上升的趋势，而对于冲击韧性来讲，刚开始的时候提升，然后呈现出下降的趋势。当温度达到1120摄氏度时，多种性能均相对高，能够满足材质规范要求，这一方案相对好。
表1 力学性能试验数据
方案 试验工艺 Rp0.2(兆帕) Rm（兆帕） A4（%） z（%） KV2（焦耳）
a 1020摄氏度保温4小时，水冷 429 522 9.6 27 147、141、139
b 1070摄氏度保温4小时，水冷 440 660 35 70 128、149、179
c 1120摄氏度保温4小时，水冷 481 677 33.6 70 160、169、161
d 1170摄氏度保温4小时，水冷 482 673 38.5 69 169、128、143
e 固溶处理 大于等于416 大于等于656 大于等于25 -- --
（2）显微组织分析。在完成热处理之后，对两部分内容开展分析检测，一部分是显微组织，另一部分是铁素体含量，试验结果如表2所示。显微组织分析：在进行固溶处理之后，对于显微组织来讲，其属于一种双相组织，温度由1020摄氏度至1170摄氏度，伴随温度的上升，就奥氏体形态而言，基本上是板条状；当温度达到1070摄氏度时，开展固溶处理，慢慢变成岛状形态，从分布上来看，有着较好的均匀性，此时对于铁素体来说，其含量约达到46%；当温度达到1070摄氏度时，开展固溶处理，就奥氏体形态而言，基本上是小岛状，并且分布在基体上面，此时对于铁素体来说，其含量约达到49%，两相比例差不多为1:1，一相是奥氏体，另一相是铁素体；在温度为1170摄氏度时，进行固溶处理，就奥氏体形态而言，主要也是小岛状，同样分布在基体上面，不过呈弥散状态，与此同时，奥氏体含量变少，而就铁素体而言，其含量约达到55%。进行全面的分析以及考虑，对于固溶温度来讲，1120摄氏度为优[2]。
表2 铁素体含量检测
方案 a b c d
铁素体含量（质量分数，%） 45.70 46.07 49.03 55.27
（3）点腐蚀性能试验。基于不一样的温度，在对这一材质进行固溶处理之后，制作成一定的腐蚀试验试样，根据相应的方法，进一步来开展点腐蚀试验，选择氯化铁水溶液，来开展72小时的试验，表3所示，为相关的试验数据。结合试验结果来分析，介于1020摄氏度至1170摄氏度的范围，伴随温度的上升，对于点腐蚀速度来讲，开始的时候降低，后来有着上升的趋势。在温度达到1020摄氏度时，就奥氏体形态而言，因为是板条状，而且在分布上，缺乏一定的均匀性，所以耐点腐蚀性能并不是很理想；在1120摄氏度固溶时，因为两相的比例较为接近，再加上分布相对均匀，所以有着相对理想的耐点腐蚀能力，就点腐蚀速率而言，大概达到0.014g/(m2*h)，可以符合用户的要求；在温度为1170摄氏度时，因为奥氏体比例降低，而且就铁素体而言，其含量变多，在分布上缺乏一定的均匀性，所以耐点腐蚀能力降低。
表3 点腐蚀试验结果
方案 a b c d
电腐蚀速率/（g*m-2*h-1） 0.0674 0.0562 0.0149 0.0345
（4）CD3MN高温性能试验。针对于多项性能理想的方案（即1120摄氏度固溶处理），选择其试验料，进一步来开展力学性能比较试验，表4所示，为相关的试验数据；另一方面，在完成试验之后，针对于试验料，开展了相应的显微组织分析。①力学性能试验。结合试验结果来分析，伴随温度的上升，对于材质屈服强度来讲，其有着降低的趋势，当温度为300摄氏度时，材质的屈服强度为290兆帕，与性能标准进行比较，仅为其的70%左右；当温度为475摄氏度时，材质的屈服强度为250兆帕，与性能标准进行比较，仅为其的60%左右；从理论上来分析，这一材质的利用温度低于300摄氏度，所以对于这一材质铸件，无论是铸造还是使用，均应当把控好温度。②显微组织讨论。基于不一样的温度，结合试样金相来分析：进行固溶处理后，由最初的板条状，渐渐变成岛状，而且分布相对均匀；固溶+保温拉力试验，形态接近于圆滑，同时从分布上来看，表现出弥散的状态；固溶+保温处理，使得形态更为圆滑，与此同时，就铁素体基体而言，其中有着一定的α相析出，而且属于一种脆性组织，有着以下的表现：极大降低力学性能、有着脆裂的情况。因此，在利用这一种材质时，温度应当低于300摄氏度。
表4 高温力学性能试验数据
编号 温度（摄氏度） Rp0.2(兆帕) Rm（兆帕） A（%） Z（%）
1 20 427 664 43.5 72.0
2 100 382 561 39.5 73
3 200 324 538 32.5 64
4 300 291 557 33.5 62
5 475 250 533 37.0 65
3.生产运用
对于CD3MN来讲，其属于一种双相不锈钢材质，有着一系列突出的优势，例如强度相对高、耐蚀能力较为理想等。基于对热处理试验的归纳，明确CD3MN的一系列工艺与工序控制核心点，例如铸造以及热处理，且开展了生产运用[3]。现如今，已经完成多套材质铸件的制作，如泵体以及导叶体，根据改进的工艺处理，对于铸件的多项性能来说，都可以满足有关的标准以及技术要求，例如力学以及点腐蚀性能，同时通过使用者的复验。基于对该材质铸件的生产，积累了一些有用的经验，延伸了产品领域，可为企业更好的发展，提供有利的条件。
结论：试验显示，伴随处理温度的上升，对于铁素体含量来讲，有着持续提高的趋势，而对于点腐蚀速率，开始的时候降低，后来呈现上升的趋势，在温度达到1120摄氏度时，因为两相的比例较为接近，再加上分布相对均匀，所以有着理想的点腐蚀能力，可以符合技术要求。高温试验显示，当温度为300摄氏度时，材质的屈服强度为290兆帕，与性能标准进行比较，仅为其的70%左右；当温度为475摄氏度时，屈服强度变得更低，极有可能形成脆裂；所以对于CD3MN材质而言，其利用温度应当低于300摄氏度，在实际铸造中，需要加以把控铸件温度。生产运用显示，试验明确的工艺方案，可以符合铸件热处理要求，可以确保材质性能符合标准要求。
参考文献：
[1]陈亚涛,郑霏,寇成.特超级双相不锈钢CD3MWN的组织和性能研究[J].材料开发与应用,2020,35(03):1-5+15.
[2]卫心宏,周彤.CD3MN双相不锈钢材质热处理工艺研究[J].大型铸锻件,2019(01):28-30+40.
[3]胡学文,窦文哲,张涛,孙义玲.CD3MWCuN超级双相不锈钢精炼工艺及应用[J].铸造,2018,67(09):846-848.