X2CrNiMoN22-5-3材料固溶工艺的应用研究

张海 肖杰 李波

(东方电气集团东方汽轮机有限公司，四川 德阳 618000)

某产品项目中的螺栓、螺母材料选用X2CrNiMoN22-5-3，此材料Cr含量在21.0%～23.0%，Ni含量在4.50%～6.50%，属于奥氏体-铁素体双相不锈钢，具有良好的韧性和强度。本文主要研究X2CrNiMoN22-5-3的固溶工艺及相关力学性能。

1 试验依据

标准EN 10088-3:2005对X2CrNiMoN22-5-3奥氏体-铁素体双相不锈钢的化学成分要求见表1，其性能要求见表2。

表1 化学成分要求(质量分数，%)Table 1 Chemical composition requirements(mass fraction, %)

表2 力学性能要求Table 2 Mechanical properties requirements

2 X2CrNiMoN22-5-3固溶试验过程

本次试验采用了∅45 mm×245 mm和17 mm×17 mm×245 mm两种规格的试样进行了两组固溶试验，分别对其化学成分和固溶参数进行了研究，获得了相应的力学性能、金相组织及晶粒度检测结果。

2.1 化学成分

取X2CrNiMoN22-5-3材料试样∅45 mm×100 mm，对其化学成分进行分析，其检测结果见表3。

表3 化学成分检测结果(质量分数，%)Table 3 Chemical composition test results(mass fraction, %)

2.2 第一组试验

选取∅45 mm×245 mm的试样8件。采用箱式电阻炉进行固溶试验，根据标准中建议的固溶温度1020～1100℃，分四个温度进行固溶处理。具体固溶参数见表4，固溶后的力学性能检测结果见表5，金相组织及晶粒度检测结果见表6，金相照片见图1。

表4 固溶参数Table 4 The parameters of solution treatment

表5 力学性能检测结果Table 5 Test results of mechanical properties

从试验结果来看，∅45 mm规格试样在1020～1100℃温度区间进行固溶后的力学性能都能满足EN 10088-3:2005标准，其金相组织均为奥氏体+铁素体，奥氏体相的存在降低了高铬铁素体不锈钢的脆性，防止了晶粒长大的倾向，其晶粒比较细，晶粒度均为6.0～7.0级；铁素体相的存在提高了奥氏体不锈钢的室温强度，尤其是屈服强度。并且该材料对温度敏感性不大，各区间温度固溶后的各项力学性能、晶粒度差异不大。

(a)X2-3

2.3 第二组试验

采用锻压方式，制作17 mm×17 mm×245 mm规格试样8件。采用箱式电阻炉进行固溶试验，根据标准中建议的固溶温度1020～1100℃，分四个温度进行固溶处理。其固溶参数见表7，固溶后力学性能检测结果见表8，金相组织及晶粒度检测结果见表9，金相照片见图2。

表6 金相组织及晶粒度检测结果Table 6 Test results of metallographic structureand grain size

表7 固溶参数Table 7 The parameters of solution treatment

表8 力学性能检测结果Table 8 Test results of mechanical properties

(a)X22-4

表9 金相组织及晶粒度检测结果Table 9 Test results of metallographic structureand grain size

从试验结果来看，17 mm×17 mm×245 mm小规格试样在1020～1100℃温度区间固溶后的力学性能都能满足EN 10088-3:2005标准，其金相组织也为奥氏体+铁素体，其晶粒非常细小，晶粒度为8.0～9.0级，并且随着温度升高，其屈服强度和抗拉强度有所提高。

3 结论

(1)对于材料为X2CrNiMoN22-5-3的奥氏体-铁素体双相不锈钢，为了获得良好的力学性能、金相组织及晶粒度，可在1020～1100℃温度区间进行固溶处理，其冷却介质为水。

(2)对比两组试验结果，随着温度升高，其屈服强度和抗拉强度有所提高，在实际产品生产中，可优先选择1050～1100℃进行固溶处理。