雙相不銹鋼(Duplex Stainless Steel,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到30%的不銹鋼。雙(shuang)相不銹鋼(gang)從20世紀40年代在美國誕生以來,已經發展到第三代。它的主要特點是:屈服強度可達400~550MPa,是普通不銹鋼的2倍,因此可以節約用材,降低設備制造成本。在抗腐蝕方面,特別是介質環境比較惡劣(如海水,氯離子含量較高)的條件下,雙相不銹鋼的抗點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕及腐蝕疲勞性能明顯優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(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在C含量(liang)較低的(de)情況下,Cr含量(liang)在18%~28%,Ni含量(liang)在3%~10%。有(you)些鋼(gang)還含有(you)Mo、Cu、Nb、Ti、N等(deng)合金元素(su)(su)。該類鋼(gang)兼有(you)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)和(he)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)特(te)點,與鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)比,塑性(xing)(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)(xing)更高,無室溫(wen)脆(cui)性(xing)(xing)(xing),耐晶間(jian)腐蝕性(xing)(xing)(xing)能和(he)焊接性(xing)(xing)(xing)能均顯著提高,同時還保持有(you)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)475℃脆(cui)性(xing)(xing)(xing)以及熱導(dao)率高,具有(you)超(chao)塑性(xing)(xing)(xing)等(deng)特(te)點。與奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)相(xiang)(xiang)比,強度高且耐晶間(jian)腐蝕和(he)耐氯化(hua)物應力腐蝕有(you)明顯提高。雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有(you)優良的(de)耐孔蝕性(xing)(xing)(xing)能,也是一種節鎳(nie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。
奧氏(shi)體+鐵素(su)體(雙相)不(bu)銹(xiu)鋼是(shi)(shi)指基體兼(jian)有奧氏(shi)體和鐵素(su)體兩(liang)相組織(zhi)并兼(jian)備兩(liang)者的(de)特征(zheng),一般它比奧氏(shi)體系列不(bu)銹(xiu)鋼強(qiang)(qiang)度高,耐腐蝕性(xing)能也更優越。但(dan)是(shi)(shi)由于高溫而脆(cui)化(hua),所以(yi)一般要求在(zai)(zai)大約300℃以(yi)下用(yong)。在(zai)(zai)常溫下顯示出(chu)磁性(xing),可通過(guo)冷加工使其(qi)強(qiang)(qiang)化(hua)的(de)不(bu)銹(xiu)鋼。
成分中高Cr高N,常溫下具有奧氏體和鐵素體混合相,代表鋼種是 022Cr23Ni4MoCuN(2304)、022Cr23Ni5Mo3N(2205)、022Cr25Ni7Mo4N(2507)。
主要特點是:在高溫下基本為(wei)鐵素體(ti)組(zu)織(zhi),在冷卻(que)至室溫時(shi)具有(you)30%~50%鐵素體(ti)+奧氏體(ti)雙相組(zu)織(zhi)。屈服強度高、超強的耐(nai)點蝕、耐(nai)應力(li)(li)腐(fu)蝕能力(li)(li),易于(yu)成(cheng)形和焊接。
由于(yu)雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼具(ju)有兩相(xiang)(xiang)組織的特點,通(tong)過正確控制(zhi)化(hua)學成(cheng)分和熱處理工藝,使雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼兼有鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼和奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼的優點。它將奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼所具(ju)有的優良韌(ren)性和焊接性與(yu)鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼所具(ju)有的較高強度和耐氯化(hua)物(wu)應力(li)腐蝕性能(neng)結(jie)合在一起(qi),正是這(zhe)些優越(yue)的性能(neng)使雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼作(zuo)為可焊接的結(jie)構材(cai)料而迅速發展(zhan),20世紀80年代以來,雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼已成(cheng)為和馬(ma)氏(shi)體(ti)型、奧氏(shi)體(ti)型和鐵素體(ti)型不銹(xiu)鋼并列的一個鋼類。
雙相不(bu)銹鋼有(you)以下(xia)性能特點:
①. 含(han)鉬(mu)雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)在(zai)低應(ying)力下有(you)良好(hao)的(de)耐氯化物(wu)應(ying)力腐蝕(shi)性能(neng)。一般18-8型奧氏體不(bu)銹鋼(gang)在(zai)60℃以上中性氯化物(wu)溶(rong)液中容易發(fa)生應(ying)力腐蝕(shi)斷裂,在(zai)微(wei)量氯化物(wu)及硫化氫工業介質中用這類不(bu)銹鋼(gang)制造的(de)熱交換器(qi)(qi)、蒸發(fa)器(qi)(qi)等設備都存在(zai)著產生應(ying)力腐蝕(shi)斷裂的(de)傾向,而(er)雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)卻(que)有(you)良好(hao)的(de)抵(di)抗能(neng)力。
②. 含(han)鉬(mu)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)有良好(hao)的耐孔蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)。在具(ju)有相(xiang)同的孔蝕(shi)(shi)(shi)抗力當量(liang)值(PRE=[Cr]+3.3[Mo]+16[N])時(shi),雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)與(yu)奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的臨(lin)界孔蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位相(xiang)仿。雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)與(yu)奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)耐孔蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)與(yu)AISI316L相(xiang)當。含(han)25%Cr,尤其是含(han)氮的高鉻雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的耐孔蝕(shi)(shi)(shi)和縫隙腐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)超過了AISI 316L。
③. 具有良好(hao)的耐腐(fu)蝕(shi)疲勞和(he)磨損腐(fu)蝕(shi)性能。在某些腐(fu)蝕(shi)介質的條件(jian)下,適用于制作泵、閥等動力設備。
④. 綜合力學性能好。有(you)較高的強(qiang)度和(he)疲勞強(qiang)度,屈服強(qiang)度是18-8型(xing)奧氏體不銹鋼(gang)的2倍。固溶態的延(yan)伸率達到25%,韌(ren)性值Ak(V形(xing)槽口)在100J以上(shang)。
⑤. 可焊(han)性良好,熱裂傾向小,一般(ban)焊(han)前不(bu)需預熱,焊(han)后不(bu)需熱處理(li),可與18-8型奧氏體不(bu)銹鋼或碳鋼等異種焊(han)接。
⑥. 含低(di)鉻(ge)(ge)(18%Cr)的雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)熱(re)加工溫度范(fan)圍比18-8型奧氏體不(bu)銹鋼(gang)寬,抗力小,可不(bu)經過鍛造,直(zhi)接軋制開坯生(sheng)(sheng)產鋼(gang)板。含高鉻(ge)(ge)(25%Cr)的雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)熱(re)加工比奧氏體不(bu)銹鋼(gang)略(lve)顯困難,可以生(sheng)(sheng)產板、管和絲等產品。
⑦. 冷加(jia)工(gong)時比18-8型奧氏體(ti)不銹鋼加(jia)工(gong)硬(ying)化效應大,在(zai)管(guan)、板承受(shou)變形(xing)(xing)初期,需施加(jia)較大應力才能變形(xing)(xing)。
⑧. 與奧氏體不銹鋼相比(bi),熱導(dao)率大,線膨脹系數小,適合用做(zuo)設(she)備的襯里(li)和生產復合板。也適合制(zhi)作熱交換器的管芯,換熱效率比(bi)奧氏體不銹鋼高。
⑨. 仍有(you)高鉻(ge)(ge)鐵素體(ti)不(bu)銹鋼的(de)(de)各種脆性(xing)傾向,不(bu)宜用在高于300℃的(de)(de)工作條件。雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼中(zhong)鉻(ge)(ge)含量愈低,σ等脆性(xing)相(xiang)的(de)(de)危害性(xing)也愈小(xiao)。
雙相不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)具(ju)有(you)良好的焊接性能,與鐵素體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)及奧氏體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)相比(bi),它既不像(xiang)鐵素體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的焊接熱影響區,由于晶粒(li)嚴重粗化而使塑韌性大幅降低;也不像(xiang)奧氏體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)那樣,對(dui)焊接熱裂紋比(bi)較(jiao)敏感。
雙相不銹(xiu)鋼由于(yu)其特(te)殊的(de)優點,廣泛應用(yong)于(yu)石油化工(gong)設(she)備(bei)、海水與廢水處理設(she)備(bei)、輸油輸氣(qi)管線、造紙(zhi)機械等工(gong)業領域,近(jin)年來也被研究用(yong)于(yu)橋梁(liang)承(cheng)重(zhong)結構領域,具有很好的(de)發展前(qian)景。
我國標準GB/T 20878-2007《不(bu)銹鋼和耐熱鋼 牌號及(ji)化學成分》中(zhong)加入了許多雙(shuang)相不(bu)銹鋼牌號。如 14Cr18Ni11Si4AlTi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。更多的牌號詳見標準。
另外(wai),著名的2205 雙相不銹(xiu)鋼相當于我國的022Cr23Ni5Mo3N。
雙相(xiang)不銹鋼可用于煉(lian)油、化(hua)肥(fei)、造紙、石油、化(hua)工(gong)等(deng)領域中耐海水(shui)、耐高溫、耐濃(nong)硝酸等(deng)的熱交(jiao)換器和冷淋器及器件。
雙相(xiang)不(bu)銹鋼(DSS)的(de)主要(yao)代(dai)(dai)表(biao)(biao)牌(pai)號(hao)一般可分為四類:低合(he)金型(xing),代(dai)(dai)表(biao)(biao)牌(pai)號(hao)022Cr23Ni4MoCuN(2304);中合(he)金型(xing),代(dai)(dai)表(biao)(biao)牌(pai)號(hao)022Cr23Ni5Mo3N(2205);高合(he)金型(xing),代(dai)(dai)表(biao)(biao)牌(pai)號(hao)03Cr25Ni6Mo3Cu2N(225);超級雙相(xiang)不(bu)銹鋼型(xing),標準牌(pai)號(hao)022Cr25Ni7Mo4N(2507)。
低合金型 022Cr23Ni4MoCuN(2304)不(bu)含鉬,在耐應力腐(fu)蝕方(fang)面(mian)可代替06Cr19Ni10(304)或06Cr17Ni12Mo2(316)使(shi)用。
中合金型 022Cr23Ni5Mo3N(2204)的耐蝕性能介于022Cr17Ni12Mo2(316L)和6%Mo+N奧氏體不銹鋼之間(jian)。
高合(he)金型(xing)一般含(han)(han)(han)25%Cr,還(huan)含(han)(han)(han)有鉬和氮,有的(de)還(huan)含(han)(han)(han)銅和鎢,這類鋼(gang)的(de)耐蝕性能高于22%Cr的(de)雙相不銹(xiu)鋼(gang)。
超(chao)級雙相不銹鋼型為含高鉬和氮,有的也含鎢和銅,也適用于苛刻的介質條件,具有良好的耐腐蝕與力學綜合性能,可與超級奧氏體不銹鋼相媲美。

