鎳-鐵-鉻合金具有良好的耐應(yīng)力腐蝕開裂性能、耐縫隙腐蝕和點(diǎn)腐蝕性能、抗氧化性和還原性熱酸性能，主要應(yīng)用于海洋工程中的管道系統(tǒng)、石油加工中的熱交換器、酸洗設(shè)備中的加熱管等方面[1-3]。Incoloy825合金是經(jīng)過鈦穩(wěn)定化處理的奧氏體型鎳-鐵-鉻合金，在高溫環(huán)境下具有較高的硬度和強(qiáng)度，通過添加鉬、銅等合金元素，可用于不銹鋼難以承受的更為復(fù)雜苛刻的腐蝕環(huán)境。當(dāng)合金成分一定時，合金的耐蝕性能及力學(xué)性能主要取決于其顯微組織、析出相的組成及分布等，而不同的熱處理工藝對合金的顯微組織，晶粒度，析出相的組成、分布、數(shù)量和尺寸等會產(chǎn)生較大的影響[4-8],因此有必要對合金的熱處理工藝進(jìn)行研究。通常，Incoloy825合金的熱軋溫度為900～1150℃,冷卻方式為水冷或快速空冷。為使合金獲得較好的抗點(diǎn)蝕和晶間腐蝕開裂能力，需在1150～1250℃之間進(jìn)行固溶處理。目前，對于Incoloy825合金的研究主要集中在晶間腐蝕原因分析、析出相分析等方面[1.8],但對于不同溫度固溶處理后其力學(xué)性能、耐蝕性能的變化規(guī)律以及析出相與微觀結(jié)構(gòu)、耐蝕性能相互之間關(guān)系的深入研究較少。因此，作者對不同溫度固溶處理后Incoloy825的顯微組織、析出相、耐蝕性能及力學(xué)性能進(jìn)行了研究，這對于優(yōu)化熱處理工藝及研究合金元素的強(qiáng)化機(jī)理均有重要的意義。

1?試樣制備與試驗(yàn)方法

1.1試樣制備

試驗(yàn)所用材料為自制Incoloy825合金，通過真空感應(yīng)爐熔煉，坯料厚度120 mm,開軋溫度1100～1180℃,終軋溫度不低于900℃,熱軋成12 mm厚的板材，再經(jīng)過熱酸洗去除表面氧化皮，其化學(xué)成分如表1所示。取5組試樣進(jìn)行固溶處理，試樣尺寸為100 mm×12 mm×12 mm,固溶溫度分別為980,1015,1050,1100,1200℃,保溫20 min后水淬。

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1.2試驗(yàn)方法

根據(jù)GB/T 6394-2002《金屬平均晶粒度評定方法》,利用蔡司Axio Imager Zlm型光學(xué)顯微鏡對熱處理后試樣的晶粒度進(jìn)行評級；利用蔡司EVO-18型掃描電鏡對試樣的顯微組織和析出相的分布進(jìn)行觀察，腐蝕劑為硫酸銅-鹽酸水溶液(硫酸

銅2g,鹽酸10mL,蒸餾水10mL);采用蔡司∑IGMA型場發(fā)射掃描電鏡上配備的夾雜物分析系統(tǒng)INCA Feature對試樣表面析出物的面積分?jǐn)?shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；利用碳萃取復(fù)型方式將試樣中的析出相從基體中分離出來，并用JEM-2100F型場發(fā)射透射電鏡及牛津儀器INCA Energy 350型能譜儀對析出相的形貌、結(jié)構(gòu)及成分進(jìn)行表征。

按照GB/T 228.1—2010與GB/T 231.1—2009,在Model 5585H型拉伸試驗(yàn)機(jī)和英斯特朗CLB3型布氏硬度計(jì)上進(jìn)行室溫拉伸和布氏硬度試驗(yàn)，拉伸試樣為φ8 mm的圓棒，各取三個數(shù)據(jù)的平均值作為試驗(yàn)結(jié)果；按照ASTM G28-2015中方法A,配制600 mL、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的沸騰硫酸-硫酸鐵溶液，將不同溫度固溶處理后的試樣分別稱量后浸入到沸騰的溶液中，保持120 h后，洗凈、烘干、稱量，計(jì)算腐蝕速率。

2?試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1?固溶溫度對顯微組織的影響

由圖1可以看出：Incoloy825合金為單一的奧氏體組織；經(jīng)過980,1015,1050,1100,1200℃固溶處理后，晶粒度級別分別為9.5,9.5,9.0,3.5和1.5級。這說明固溶溫度在980℃～1050℃之間，晶粒尺寸變化不明顯，當(dāng)固溶溫度為1100 ℃時，奧氏體晶粒急劇長大，當(dāng)固溶溫度為1200℃時，晶粒繼續(xù)長大。這是因?yàn)殡S著固溶溫度的升高，位錯密度減小，晶界遷移速度加快，晶粒的長大速度隨之加快。

2.2?固溶溫度對力學(xué)性能的影響

從圖2(a)中可看出：合金的布氏硬度與平均晶粒度有較好的對應(yīng)關(guān)系，隨著固溶溫度的升高，布氏硬度降低；當(dāng)固溶溫度為980～1050 ℃時，硬度值的降幅較小，當(dāng)固溶溫度高于1050℃時，布氏硬度急劇降低，這與平均晶粒度和組織的變化規(guī)律一致。從圖2(b)中可看出，隨著固溶溫度的升高，斷后伸長率逐漸增大，而抗拉強(qiáng)度的變化趨勢與晶粒度和布氏硬度的變化規(guī)律基本一致，這說明合金的硬度、強(qiáng)度和塑性與合金晶粒度存在一定的相關(guān)性。當(dāng)固溶溫度超過1050℃后，奧氏體晶粒迅速長大，晶界數(shù)量急劇減少，晶粒之間的結(jié)合力減弱，因而抗拉強(qiáng)度快速下降，但此時的固溶溫度較高，晶粒內(nèi)部位錯數(shù)量低，內(nèi)應(yīng)力較小，所以反映塑性的斷后伸長率快速增大。

2.3?固溶溫度對耐腐蝕性能的影響

由圖3(a)中可知，固溶溫度為980～1200℃時，合金的腐蝕速率和析出相含量(面積分?jǐn)?shù))隨著固溶溫度的升高均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，兩者的變化規(guī)律基本一致。由圖3(b),(c)可看出：固溶溫度在980～1015 ℃范圍時，組織中出現(xiàn)了大量的晶界析出相，合金的晶粒大小基本相同，這說明析出相對晶界的釘扎作用抑制了晶粒的長大1,同時在此溫度區(qū)間大量析出相的出現(xiàn)導(dǎo)致了晶間腐蝕速率的增大。當(dāng)固溶溫度升高至1050℃時，晶粒略有長大，如圖3(d)所示，這主要是由于此時晶界上的析出相開始溶解，析出相數(shù)量有所減少，導(dǎo)致其對晶界的釘扎作用有所減弱。當(dāng)固溶溫度為1100℃時，晶粒尺寸明顯增大，如圖3(e)所示，晶界無明顯的析出物出現(xiàn)，對應(yīng)的晶間腐蝕速率降低。當(dāng)固溶溫度為1200 ℃時，如圖3(f)所示，與固溶溫度為1100 ℃時相比，晶界析出物基本相同，晶粒尺寸增

晶界析出相，合金的晶粒大小基本相同，這說明析出相對晶界的釘扎作用抑制了晶粒的長大{9-11,同時在此溫度區(qū)間大量析出相的出現(xiàn)導(dǎo)致了晶間腐蝕速率的增大。當(dāng)固溶溫度升高至1050 ℃時，晶粒略有長大，如圖3(d)所示，這主要是由于此時晶界上的析出相開始溶解，析出相數(shù)量有所減少，導(dǎo)致其對晶界的釘扎作用有所減弱。當(dāng)固溶溫度為1100℃時，晶粒尺寸明顯增大，如圖3(e)所示，晶界無明顯的析出物出現(xiàn)，對應(yīng)的晶間腐蝕速率降低。當(dāng)固溶溫度為1200℃時，如圖3(f)所示，與固溶溫度為1100℃時相比，晶界析出物基本相同，晶粒尺寸增大，但晶間腐蝕速率無明顯變化，這說明晶粒尺寸對晶間腐蝕速率無明顯影響。

2.4?析出相的微觀形貌

由圖4可知：980℃固溶處理后試驗(yàn)合金的析出相主要為面心立方結(jié)構(gòu)M23C?碳化物，M以鉻、鉬元素為主，以及還有富含鉻、鎳、鐵、鉬等的金屬間化合物；這兩種析出相均富含鉻元素，且析出相沿晶界分布。由于鉻元素向晶界的擴(kuò)散速度低于其向晶內(nèi)聚集的速度，導(dǎo)致晶界周圍形成了貧鉻區(qū)[12],晶界易被腐蝕，這可以很好地解釋了圖3(a)中出現(xiàn)的析出相增多而對應(yīng)晶界腐蝕速率卻增大的現(xiàn)象。

3結(jié) 論

(1)隨著固溶溫度的升高，Incoloy825合金的晶粒尺寸呈增大的趨勢，當(dāng)溫度在980 ℃～1050 ℃之間時，晶粒尺寸增大不明顯，當(dāng)溫度高于1050 ℃時，晶粒尺寸以較快的速率增大；Incoloy825合金的硬度和抗拉強(qiáng)度逐漸降低，伸長率不斷增大。

(2)Incoloy825合金經(jīng)過固溶處理后，晶界析出相主要是由富含鉻、鉬的M?3C碳化物和含鉻、鎳、鐵、鉬的金屬間化合物組成。

(3)隨著固溶溫度的升高，Incoloy825合金的晶界析出相的數(shù)量先增加后減少；晶間腐蝕速率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，固溶溫度為1015 ℃時晶界析出相最多，腐蝕速率最大。