某球阀公司生产的4/150阀体，材料为F53奥氏体-铁素体双相不锈钢，相当于国产牌号的022Cr25Ni7Mo4N钢。阀体工件的热加工状态为锻造后固溶处理。F53双相不锈钢综合了许多铁素体钢和奥氏体钢优良的性能，点腐蚀指数(PRE)高于40，属于超级双相不锈钢，具有非常好的耐腐蚀性和强度特性；由于该钢中铬和钼含量都很高,因此具有很好的抗点腐蚀、缝隙腐蚀和均匀腐蚀的能力；双相组织保证了该钢具有很高的抗应力腐蚀破裂的能力，而且强度也很高；但是上述所有的优良性能都必须在固溶热处理的基础上才能显现出来。

   该阀体经固溶处理后水冷，将料筐从水池中提出后，发现整个工件沿纵向开裂为两半。为查明该阀体开裂的原因，江苏苏标电炉有限公司的金林奎对其进行了失效分析。
     双相不锈钢由奥氏体相和铁素体相组成，一定程度上兼有奥氏体和铁素体的特征。奥氏体相的存在，降低了高铬不锈钢的脆性，防止晶粒长大的倾向，提高了韧性和可焊性；铁素体相的存在，提高了奥氏体不锈钢的室温强度，尤其是屈服强度和导热系数，降低了线膨胀系数和焊接热裂倾向，同时大大提高钢的耐应力腐蚀开裂性能，改善耐点蚀性能。但是双相不锈钢又保留了奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的缺点。铁素体相含铬量较多，使铁素体相的脆性倾向增加，奥氏体相在950℃以下缓冷，容易出现σ相脆性组织；铁素体相和奥氏体相的变形能力不同，因此其冷热加工性能较差。铁素体的抗拉强度在室温时比奥氏体的高，但在高温时却比奥氏体的低。奥氏体-铁素体双相不锈钢的热塑性比奥氏体不锈钢的低，因此锻造性能差。这是由于δ铁素体与奥氏体的形变能力不同，受外力作用时，δ铁素体与奥氏体的形变程度不均匀，由此产生附加应力，并且降低晶间结合力。此外在约950℃以下保温或缓冷，尤其会析出σ相等脆性组织，从而降低钢的塑性，导致形变困难。因此，较高的始锻温度，较低的终锻温度以及较大的一次锻造形变量，都会使工件在锻造过程产生开裂。

   通过失效分析判断该阀体开裂的起因是锻造裂纹。锻造产生的原始裂纹在固溶热处理过程中由于加热和冷却的热应力作用（固溶处理没有相变，因此也就没有组织应力），使裂纹进一步扩展，最终导致工件完全开裂。

   锻造加热速度必须缓慢，应以100～120℃/h的速度进行加热。始锻温度不宜过高，过高时晶粒急剧长大，晶间强度降低，故始锻温度选为1180～1200℃；终锻温度不得低于1050℃，过低时会析出脆性相，使材料性能显著降低。

   锻后固溶处理时同样需要对工件缓慢加热，防止加热过快产生过高的热应力，增加工件的开裂倾向。

来源：《理化检验-物理分册》2014年11期