深度综述：钒在铁素体中的析出(sus444铁素体不锈钢)
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深度综述：钒在铁素体中的析出
Honey-combe根据伴随/相变形成的V(C,N)析出相形貌把铁素体中V(C,N)析出相分为三种类型，即纤维状析出、相间析出和随机析出。
当冷速较低或在→转变区的高温段保温时，钒钢中有时可观察到纤维状形貌的V(C,N)析出相。
这种析出物的典型特征是纤维束与/界面垂直，类似珠光体中的渗碳体形貌，但比珠光体中的渗碳体细小得多，见图2。
V(C,N)以纤维状形貌析出的这种情况很少发生，它不是微合金化钢中主要的析出方式。
一般认为，这种析出模式是→＋V(C,N)共析转变的一种变异形式。
这类分解反应是由/V(C,N)界面前钒的浓度梯度驱动的。
/V(C,N)和/的平衡决定了这种钒的浓度梯度方向平行于界面，从而导致了钒从向＋V(C,N)中的横向重新再分布，形成了如上所述的纤维状V(C,N)形貌。
通过分析Fe-V-C系的等温截面相图，可以认为这类共析反应只有在具有相对较低过饱和度的成分中才能发生。
值得注意的是，随钒含量的增加，(＋)/相平衡界面必须有一定的坡度，以便为这类共析转变提供空间。
相间析出是钒、铌、钛微合金钢中碳氮化物在铁素体析出的最主要形式。
其主要特征是析出相沿平行于/界面单一惯习面长大，在铁素体中形成成排分布的析出相，见图3。
相间析出现象在含钼、铬、铜钢以及钒、铌、钛微合金化钢中均已观察到。
各种不同碳含量的含钒钢中，V(C,N)均可以在先共析铁素体和珠光体铁素体中以相间析出的形式析出，VC或V(C,N)的非均匀形核与相界面的结构特征相关。
相变温度、冷却速率、钢的成分等因素对V(C,N)相间析出的形貌、间距、尺寸大小有明显影响。
相间析出的特征之一是温度越低析出相越细，这已得到许多研究结果的证实。
图4等温相变温度对钒钢中VC析出相的影响。
C1-1.04%V-0.20%C-0.02%Nb，析出相体积分数：1.23%；C2-0.75%V-0.15%C-0.02%Nb，析出相体积分数：0.93%；C3-0.48%V-0.09%C-0.02%Nb，析出相体积分数：0.55%；C5-0.55%V-0.04%C-0.02%Nb，析出相体积分数：0.23%；。
钢中的氮含量对V(C,N)相间析出的层间间距也有很大影响。
图5示出了0.10%C-0.12%V钢中V(C,N)相间析出的典型形貌。
由图中可看出，随相变前沿不断向奥氏体推进，V(C,N)颗粒平行于/界面反复形核，最终形成片层状分布的相间析出特征。
对于这类成分的钢，正常在800～700℃的相变温度范围可观察到这一现象。
图中的结果清楚地显示，随钢中氮含量的增加，V(C,N)相间析出的层间间距明显减小，析出相的颗粒尺寸也更细小。
a-0.0051%N;b-0.0082%N;c-0.0.0257%N;d-0.0095%N-0.04%C。
不同的研究者提出了各种模型来解释这一现象，大体上来说，相间析出机制可分成两类：台阶机制模型和基于溶质扩散控制的模型。
Honeycombe等人首先对相间析出的机制作了深入研究。
他们认为相间析出非均匀地在/界面上形成，使其在垂直于相界方向上的迁移受到钉扎。
相界的局部突出将形成可移动的台阶，台阶向前移动，使得析出相重新形核，形成新的析出层，此时，相界的剩余部分仍保持静止。
图6给出了规则台阶高度和不规则台阶高度两种情况下碳化物在/界面形核长大机制的示意图。
台阶机制的主要缺陷之一是难以令人信服地解释层间间距随温度、钢的成分，特别是钒、碳和氮含量的变化而变化的事实，并且也难以看出这些参数是如何影响台阶高度的。
在Roberts模型中，假设V(C,N)颗粒在光滑移动的相界面后形核，随着析出相的长大，铁素体基体中溶质被消耗，最终形成成排排列的相间析出。
在相界面迁移速度很慢的情况下，相间析出有可能变成纤维状形貌，即析出相纤维在光滑的/相界面处形核，并且沿着平行于缓慢移动的相界面方向长大。
Lagneborg和Zajac对Roberts溶质消耗模型进行了定量描述：首先假定铁素体晶粒向奥氏体晶粒内的长大过程是受奥氏体内碳的扩散控制，并且在相界面上保持局部平衡。
这一长大过程中将涉及几个方面的交互作用，包括：V(C,N)粒子在/界面上的形核，析出相周围贫钒区的长大，以及/相界面由析出相片层向外连续迁移的过程，如图8a所示。
层间间距随析出温度变化的计算结果与实验观测结果有很好的一致性。
该模型还能预测含钒钢在低于700℃的相变温度时相间析出转变为随机析出。
模型预测结果表明，层间间距与铁素体的长大成正比，或者说与相变程度成正比。
实际上，模型预测认为在相变的早期阶段，因铁素体快速长大而使V(C,N)不能形核，只有当铁素体的长大速率降低以后，才满足相间形核的条件。
在/相变的开始阶段，移动的/界面后边的铁素体相对于V(C,N)来说处于过饱和状态，因此，将发生随机析出。
钒钢中的碳氮化物可以在先共析铁素体中析出，也能在珠光体铁素体中析出，如图9所示。
铁素体内随机析出的细小V(C,N)颗粒形貌上主要呈现薄片状，与铁素体基体符合B-N位向关系。
微合金化元素碳氮化物在铁素体中均匀析出的初始阶段与铁素体基体保持共格关系。
相比其他微合金化元素，钒的碳化物和氮化物与铁素体基体有最小的错配度，见表1。
因此，相对铌、钛两种微合金化元素，钒的碳化物和氮化物与铁素体基体的共格关系可以保持到更大的颗粒尺寸。
注：1是(110)-Fe与(200)化合物界面之间的错配度；2是(100)-Fe与(100)化合物界面之间的错配度。
图10钒钢中铁素体内位错线上V(C,N)析出相。
钢中的氮含量对铁素体中V(C,N)的析出有显著影响。
如图12所示，氮含量从0.005%增加到0.025%，析出颗粒密度显著提高。
与此同时，钢中增加氮含量还使析出颗粒尺寸大幅度减小，见图13。
富氮的V(C,N)析出时有更大的化学驱动力，因此，其析出时的形核率显著增加，由此可解释上述的这些结果。
在650℃的试验温度下保温，V(C,N)在铁素体相中处于过饱和状态。
由于化学驱动力上的差异，高氮钢中V(C,N)的形核密度较高，导致贫钒区更早地相互接触，进而降低了析出相的长大速率，因而产生了高、低氮钢中V(C,N)析出相长大方面的差别。
图13650℃相变后V(C,N)析出物的长大。
a-随钢中氮含量的变化；b-随保温时间的变化。
图14固溶碳含量对铁素体中V(C,N)析出驱动力的影响a-碳在铁素体与渗碳体、奥氏体平衡态的溶解；b-V(C,N)析出驱动力。
sus444铁素体不锈钢
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铁素体不锈钢的焊接工艺
铁素体不锈钢焊接时，由于热影响区晶粒急剧长大、475℃脆性和相析出不仅引起接头脆化，而且也使冷裂倾向加大。
在温度高于1000℃的熔合线附近快速冷却时会产生晶间腐蚀，但经650～850℃加热并随后缓冷就可以加以消除。
2）可分别选用铬不锈钢焊条或铬镍奥氏体焊条。
采用铬镍奥氏体焊条时，可不进行焊前预热和焊后热处理。
对于超低碳高铬铁素体不锈钢，如00Cr26Mo1、00Cr30Mo，目前还没有专用焊条，可采用E1-23-13-26（A302）、E2-26-21-16（A402）焊条进行焊接。
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