搜索
特殊鋼事業群不銹鋼事業部奧氏體不銹鋼內的鐵素體報告人李建進2012/03/14鐵素體類別影響奧氏體不銹鋼鐵素體含量的因素奧氏體不銹鋼熱加工溫度區間高溫下鐵素體的回復速度高溫下鐵素體的量/查找工具評量鐵素體含量與材料熱加工性應用建議前言非特定冷速之室溫試片鐵素體含量，因冷速不定，難以類比於熱加工時熱加工溫度下之鐵素體含量。特定冷速之焊道室溫試片鐵素體含量，可類比為特定熱加工溫度下之鐵素體含量，故可作為材料高溫性能分析指標。同一爐次之鋼胚室溫試樣，即使測量斷面同一位置，預期量取之鐵素體含量的變異值將較特定冷速之焊道室溫試片量取之的變異值大很多。筆者因以上疑慮，故並無以鋼胚室溫試樣之鐵素體含量對照其熱加工性的經驗，僅能於文末提出相關應用建議。特殊鋼事業群不銹鋼事業部奧氏體不銹鋼的鐵素體類別本文奧氏體不銹鋼的鐵素體含量指的是觀察溫度下，室溫居多，試樣內鐵素體與高溫鐵素體含量的總和。奧氏體晶界上的高溫鐵素體，allotriomerphicferrite，δferrite。奧氏體晶粒內部的鐵素體，Idiomerphicferrite，αferrite，ferrite。特殊鋼事業群不銹鋼事業部影響奧氏體不銹鋼鐵素體含量的因素Log(oC/sec)Log(oC/sec)FNFNFN=20FN=20除鋼材化學成份影響其鐵素體含量外，鋼液由液態至室溫的冷卻速度，對奧氏體不銹鋼室溫試樣鐵素體影響極大。隨冷卻速度不同，304、316鐵素體號數值(FN)可以由0變動至大於20，參見右圖。國際間一般以焊道法製樣，規範試樣冷卻速度，以對鋼材鐵素體含量進行探討1。另美國焊接協會亦有以標準銅模製樣的建議2。相關標準1.GBT1954-2008铬镍奥氏体不锈钢焊缝铁素体含量测量方法2.AWSA5.4/A5.4MSpecificationforStainlessSteelElectrodesforShieldedMetalArcWelding特殊鋼事業群不銹鋼事業部奧氏體不銹鋼熱加工溫度區間應用穿孔工藝，製造奧氏體不銹鋼荒管，管胚加熱溫度約為1100℃~1200℃[1]。管胚總加熱時間，溫州、湖州業者約為4~6小時[1]。由於穿孔工藝工作溫度並非室溫，管胚加熱時間亦長，足以讓奧氏體不銹鋼材，回復至高溫下應有組織及加工性能[2]。故需於工件加工溫度下探討材料特性相關議題。然而在一般業者缺乏高溫影像/相體分析儀器及高溫熱加工性能分析設備條件下，進行相關材料行為調查並不容易。[1]高溫下高溫鐵素體的回復速度，續下頁[2]特殊鋼事業群不銹鋼事業部高溫下高溫鐵素體的回復速度下列報導結論大意–allotriomerphicferrite，δferrite高溫鐵素體變態時並不需成核。由本文展示鋼材加熱時高溫鐵素體，相體形成時之延滯(hysteresis)量非常少或者說沒有延滯量。轉譯成普通話–鋼材到了加熱溫度，鋼材高溫鐵素體該長出多少就會有多少，又不會遲到。特殊鋼事業群不銹鋼事業部高溫下鐵素體的量–查找工具評量相圖元素數量較奧氏體不銹鋼少，由相圖查找到的高溫的相體含量，僅具訓練技術人員技能價值，應用於設計奧氏體不銹鋼之合金方案，實用性差。相圖相體計算軟件Thermo-Calc為例，可依合金需求，執行相體量估算，常熟事業處具使用經驗，其應用成熟度值得關注。特殊鋼事業群不銹鋼事業部高溫下鐵素體的量–查找工具評量選定相圖成份與WRC1992圖表標準焊道試片鐵素體預測值比對，可得出下列結果，標準焊道室溫試片WRC1992圖表鐵素體預測值與相圖1170~1220℃溫度範圍下鐵素體量一致。室溫標準焊道試片鐵素體量可做為奧氏體不銹鋼於熱穿孔時之鐵素體含量定性指標。特殊鋼事業群不銹鋼事業部鐵素體量與材料熱加工性能案例二、熱加工性說明例309S室溫焊道鐵素體含量FD=11~13vol%，高溫展性(RA%)較類單相鋼材γalloyFD0~1vol%(FN0~1)δalloyFD93~99vol%(FN100)差。在熱穿工作溫度區間表現更為明顯不銹鋼材於熱加工溫度下以奧氏體主要組織為時，其鋼材之鐵素體量，與鋼材熱間延展性相關。案例一、化性控制管理例美國卡本特廠以狄龍系列，室溫焊道試樣鐵素體含量FD估算式，做為奧氏體不銹鋼熱加工性指標。鹽水事業處延用此法，內控鋼材化學性能。特殊鋼事業群不銹鋼事業部應用建議綜合上述各點，建議一、嚐試建立化學組成與鋼胚室溫試樣或其他非特定冷速試樣鐵素體含量預測模型前，應優先確定非特定冷速試樣，室溫鐵素體含量，是否可如同特定冷速之焊道鐵素體含量般，勉強地比對材料高溫性能關聯性。建議三、常熟事業處具Thermo-Calc軟件執行相體含量估算經驗，其應用成熟度值得關注。建議二、建立化學組成與室溫試樣鐵素體含量預測模型時，應遵守多元迴歸之模型適切性的準則，剔除無關元素；勿依主觀認定，不適切地將元素保留於預測模型。