所謂雙相不銹鋼是在其固溶組織中鐵素體相與奧氏體相約各占一半,一般量少相的含量也需要達(dá)到30%。在含C較低的情況下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Nb、Ti,N等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn),與鐵素體相比,塑性、韌性更高,無室溫脆性,耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高,同時(shí)還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高,具有超塑性等特點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比,強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能,也是一種節(jié)鎳不銹鋼。
雙相不銹鋼的性能特點(diǎn)
由于兩相組織的特點(diǎn),通過正確控制化學(xué)成分和熱處理工藝,使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn),它將奧氏體不銹鋼所具有的優(yōu)良韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的較高強(qiáng)度和耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能結(jié)合在一起,正是這些優(yōu)越的性能使雙相不銹鋼作為可焊接的結(jié)構(gòu)材料發(fā)展迅速,80年代以來已成為和馬氏體型、奧氏體型和鐵素體型不銹鋼并列的一個(gè)鋼類。
雙相不銹鋼有以下性能特點(diǎn):
(1)含鉬雙相不銹鋼在低應(yīng)力下有良好的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能。一般18-8型奧氏體不銹鋼在60°C以上中性氯化物溶液中容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂,在微量氯化物及硫化氫工業(yè)介質(zhì)中用這類不銹鋼制造的熱交換器、蒸發(fā)器等設(shè)備都存在著產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂的傾向,而雙相不銹鋼卻有良好的抵抗能力。
(2)含鉬雙相不銹鋼有良好的耐孔蝕性能。在具有相同的孔蝕抗力當(dāng)量值(PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%)時(shí),雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼的臨界孔蝕電位相仿。雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼耐孔蝕性能與AISI 316L相當(dāng)。含25%Cr的,尤其是含氮的高鉻雙相不銹鋼的耐孔蝕和縫隙腐蝕性能超過了AISI 316L。
(3)具有良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。在某些腐蝕介質(zhì)的條件下,適用于制作泵、閥等動(dòng)力設(shè)備。
(4)綜合力學(xué)性能好。有較高的強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度,屈服強(qiáng)度是18-8型奧氏體不銹鋼的2倍。固溶態(tài)的延伸率達(dá)到25%,韌性值A(chǔ)K(V型槽口)在100J以上。
(5)可焊性良好,熱裂傾向小,一般焊前不需預(yù)熱,焊后不需熱處理,可與18-8型奧氏體不銹鋼或碳鋼等異種焊接。
(6)含低鉻(18%Cr)的雙相不銹鋼熱加工溫度范圍比18-8型奧氏體不銹鋼寬,抗力小,可不經(jīng)過鍛造,直接軋制開坯生產(chǎn)鋼板。含高鉻(25%Cr)的雙相不銹鋼熱加工比奧氏體不銹鋼略顯困難,可以生產(chǎn)板、管和絲等產(chǎn)品。
(7)冷加工時(shí)比18-8型奧氏體不銹鋼加工硬化效應(yīng)大,在管、板承受變形初期,需施加較大應(yīng)力才能變形。
(8)與奧氏體不銹鋼相比,導(dǎo)熱系數(shù)大,線膨脹系數(shù)小,適合用作設(shè)備的襯里和生產(chǎn)復(fù)合板。也適合制作熱交換器的管芯,換熱效率比奧氏體不銹鋼高。
(9)仍有高鉻鐵素體不銹鋼的各種脆性傾向,不宜用在高于300°C的工作條件。雙相不銹鋼中含鉻量愈低,σ等脆性相的危害性也愈小。
雙相不銹鋼(Duplex Stainless Steel,簡稱DSS),指鐵素體與奧氏體各約占50%,,一般較少相的含量最少也需要達(dá)到3O%的不銹鋼。
雙相不銹鋼從20世紀(jì)40年代在美國誕生以來,已經(jīng)發(fā)展到第三代。它的主要特點(diǎn)是屈服強(qiáng)度可達(dá)400-550MPa,使普通不銹鋼的2倍,因此可以節(jié)約用材,降低設(shè)備制造成本。在抗腐蝕方面,特別是介質(zhì)環(huán)境比較惡劣(如海水,氯離子含量較高)的條件下,雙相不銹鋼的抗點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞性能明顯優(yōu)于普通的奧氏體不銹鋼,可以與高合金奧氏體不銹鋼媲美。
雙相不銹鋼具有良好的焊接性能,與鐵素體不銹鋼及奧氏體不銹鋼相比,它既不像鐵素體不銹鋼的焊接熱影響區(qū),由于晶粒嚴(yán)重粗化而使塑韌性大幅降低,也不像奧氏體不銹鋼那樣,對(duì)焊接熱裂紋比較敏感。
雙相不銹鋼由于其特殊的優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于石油化工設(shè)備、海水與廢水處理設(shè)備、輸油輸氣管線、造紙機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域,近年來也被研究用于橋梁承重結(jié)構(gòu)領(lǐng)域,具有很好的發(fā)展前景。
不銹鋼鋼種很多,性能各異,它在發(fā)展過程中逐步形成了幾大類。
按組織結(jié)構(gòu)分,分為馬氏不銹鋼(包括沉淀硬化不銹鋼)、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和奧氏體加鐵素體雙相不銹鋼等四大類;
按鋼中的主要化學(xué)成分或鋼中的一些特征元素來分類,分為鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼、鉻鎳鉬不銹鋼以及低碳不銹鋼、高鉬不銹鋼、高純不銹鋼等;
按鋼的性能特點(diǎn)和用途分類,分為耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼、高強(qiáng)不銹鋼等;
按鋼的功能特點(diǎn)分類,分為低溫不銹鋼、無磁不銹鋼、易切削不銹鋼、超塑性不銹鋼等。目前常用的分類方法是按鋼的組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和鋼的化學(xué)成分特點(diǎn)以及兩者相結(jié)合的方法分類。一般分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼和沉淀硬化型不銹鋼等,或分為鉻不銹鋼和鎳不銹鋼兩大類。
我國新標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20878-2007《不銹鋼和耐熱鋼 牌號(hào)及化學(xué)成分》中加入了許多雙相不銹鋼牌號(hào)。如:14Cr18Ni11Si4AlTi、 022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。更多的牌號(hào)見標(biāo)準(zhǔn)。
另外:著名的2205雙相鋼相當(dāng)于我國的022Cr23Ni5Mo3N.。