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。雙相不(bu)銹鋼從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。
雙相不(bu)銹鋼(gang)在(zai)C含(han)(han)(han)量(liang)較低的(de)情況下,Cr含(han)(han)(han)量(liang)在(zai)18%~28%,Ni含(han)(han)(han)量(liang)在(zai)3%~10%。有(you)些(xie)鋼(gang)還含(han)(han)(han)有(you)Mo、Cu、Nb、Ti、N等(deng)合金元素。該類鋼(gang)兼有(you)奧(ao)氏體和(he)鐵(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)的(de)特(te)點,與鐵(tie)素體相比,塑性(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)更高,無室溫脆性(xing)(xing),耐(nai)(nai)晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)和(he)焊接性(xing)(xing)能(neng)均顯(xian)著提(ti)(ti)高,同時還保持有(you)鐵(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)的(de)475℃脆性(xing)(xing)以及熱導率高,具(ju)有(you)超塑性(xing)(xing)等(deng)特(te)點。與奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)相比,強度高且耐(nai)(nai)晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)和(he)耐(nai)(nai)氯化物應(ying)力腐蝕(shi)有(you)明顯(xian)提(ti)(ti)高。雙相不(bu)銹鋼(gang)具(ju)有(you)優良的(de)耐(nai)(nai)孔蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng),也是一(yi)種節鎳不(bu)銹鋼(gang)。
奧氏體(ti)(ti)+鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(雙(shuang)相)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼是指基體(ti)(ti)兼有奧氏體(ti)(ti)和鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)兩(liang)相組(zu)織并(bing)兼備兩(liang)者的特征,一般它比奧氏體(ti)(ti)系列(lie)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼強(qiang)度高,耐(nai)腐蝕(shi)性能也更優越。但是由于高溫而脆(cui)化(hua),所(suo)以一般要求在(zai)大約300℃以下(xia)用。在(zai)常(chang)溫下(xia)顯示出磁(ci)性,可通(tong)過冷加工(gong)使其強(qiang)化(hua)的不(bu)(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(yao)特點是:在高溫下基本為鐵素體(ti)組織,在冷(leng)卻至室溫時具(ju)有30%~50%鐵素體(ti)+奧氏體(ti)雙(shuang)相組織。屈服強度高、超強的(de)耐點蝕、耐應力腐蝕能力,易于(yu)成(cheng)形和焊接。
由(you)于雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼具(ju)有兩相(xiang)組織的(de)特點,通過(guo)正確控制(zhi)化學成分和(he)熱(re)處(chu)理(li)工藝,使雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼兼(jian)有鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)優(you)(you)點。它將奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼所具(ju)有的(de)優(you)(you)良韌(ren)性(xing)和(he)焊接性(xing)與鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼所具(ju)有的(de)較(jiao)高強度和(he)耐氯化物應力(li)腐蝕性(xing)能(neng)(neng)結合(he)在一起,正是這些優(you)(you)越的(de)性(xing)能(neng)(neng)使雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼作為可焊接的(de)結構(gou)材料而迅速發展,20世紀(ji)80年代(dai)以來,雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼已(yi)成為和(he)馬氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)、奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)和(he)鐵(tie)素體(ti)(ti)型(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼并列的(de)一個鋼類。
雙相不銹鋼(gang)有以下性能特點:
①. 含鉬雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼在低應(ying)力下有(you)良好(hao)的耐氯(lv)化(hua)物(wu)(wu)應(ying)力腐蝕(shi)(shi)性能。一(yi)般(ban)18-8型奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼在60℃以(yi)上中(zhong)性氯(lv)化(hua)物(wu)(wu)溶(rong)液中(zhong)容易發生應(ying)力腐蝕(shi)(shi)斷(duan)裂,在微(wei)量氯(lv)化(hua)物(wu)(wu)及硫化(hua)氫工(gong)業介質中(zhong)用(yong)這類不(bu)銹(xiu)鋼制造(zao)的熱交換器、蒸發器等設備(bei)都存在著(zhu)產生應(ying)力腐蝕(shi)(shi)斷(duan)裂的傾向,而雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼卻有(you)良好(hao)的抵抗能力。
②. 含(han)鉬雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼有(you)良好的(de)(de)耐孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)性(xing)能。在具(ju)有(you)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同的(de)(de)孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)抗力(li)當量(liang)值(zhi)(PRE=[Cr]+3.3[Mo]+16[N])時,雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼與(yu)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)臨界(jie)孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)電位相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)仿。雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼與(yu)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼耐孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)性(xing)能與(yu)AISI316L相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)當。含(han)25%Cr,尤其是(shi)含(han)氮的(de)(de)高鉻雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)耐孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)和縫隙腐蝕(shi)(shi)性(xing)能超(chao)過了AISI 316L。
③. 具有良(liang)好的耐腐(fu)蝕疲勞和磨損腐(fu)蝕性能。在某(mou)些腐(fu)蝕介(jie)質的條件下,適用(yong)于制作泵、閥等動(dong)力設備。
④. 綜合力學性(xing)能好。有較高(gao)的強(qiang)(qiang)度(du)和疲勞(lao)強(qiang)(qiang)度(du),屈服強(qiang)(qiang)度(du)是18-8型奧氏體不銹鋼的2倍。固溶態的延伸率達(da)到(dao)25%,韌性(xing)值Ak(V形槽口)在100J以(yi)上。
⑤. 可焊(han)性良(liang)好,熱裂傾向小(xiao),一(yi)般焊(han)前不(bu)需預(yu)熱,焊(han)后不(bu)需熱處理,可與18-8型(xing)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)或碳鋼(gang)等異種焊(han)接。
⑥. 含(han)低鉻(ge)(18%Cr)的雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)熱(re)加(jia)工溫度(du)范圍比18-8型奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)寬,抗力小,可不(bu)經(jing)過鍛造,直接軋制(zhi)開坯生產(chan)鋼(gang)(gang)板。含(han)高(gao)鉻(ge)(25%Cr)的雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)熱(re)加(jia)工比奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)略顯困(kun)難,可以生產(chan)板、管和絲等產(chan)品。
⑦. 冷加工(gong)時(shi)比(bi)18-8型奧氏體(ti)不銹鋼加工(gong)硬化效應(ying)大(da)(da),在管、板承(cheng)受變形初期,需施加較大(da)(da)應(ying)力才能變形。
⑧. 與(yu)奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)相比(bi),熱導(dao)率大,線膨(peng)脹(zhang)系數小,適合用做(zuo)設備的襯里和(he)生產復合板。也適合制作(zuo)熱交換(huan)器(qi)的管芯,換(huan)熱效率比(bi)奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)高。
⑨. 仍有高鉻鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)各種脆性傾向,不(bu)宜用在高于300℃的(de)(de)工作條件。雙相不(bu)銹鋼(gang)中鉻含量愈(yu)低(di),σ等(deng)脆性相的(de)(de)危害性也愈(yu)小(xiao)。
雙相不銹鋼(gang)具有良好的焊(han)(han)(han)接性能,與鐵(tie)素體(ti)不銹鋼(gang)及奧氏體(ti)不銹鋼(gang)相比(bi),它既不像鐵(tie)素體(ti)不銹鋼(gang)的焊(han)(han)(han)接熱(re)影響區,由于晶粒(li)嚴(yan)重粗(cu)化(hua)而使塑韌性大幅降低;也不像奧氏體(ti)不銹鋼(gang)那樣,對焊(han)(han)(han)接熱(re)裂紋比(bi)較敏感(gan)。
雙相不(bu)銹鋼由于其特殊的(de)優點,廣泛應(ying)用于石(shi)油(you)化工(gong)設(she)備、海(hai)水與廢(fei)水處(chu)理設(she)備、輸(shu)油(you)輸(shu)氣(qi)管(guan)線、造紙機械等工(gong)業領(ling)域,近年(nian)來也被研究用于橋梁承重結構領(ling)域,具(ju)有很好的(de)發展前景。
我國標準GB/T 20878-2007《不銹鋼(gang)和耐熱鋼(gang) 牌(pai)號及化學成分》中加入(ru)了(le)許多(duo)雙相不銹鋼(gang)牌(pai)號。如 14Cr18Ni11Si4AlTi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。更多(duo)的牌(pai)號詳見標準。
另外,著名的2205 雙相(xiang)不(bu)銹鋼相(xiang)當于我國的022Cr23Ni5Mo3N。
雙相不銹鋼可用(yong)于(yu)煉油、化(hua)肥、造紙、石油、化(hua)工等(deng)領域中(zhong)耐(nai)海水、耐(nai)高溫、耐(nai)濃硝酸(suan)等(deng)的熱交換(huan)器和冷淋器及器件(jian)。
雙(shuang)(shuang)相不銹鋼(gang)(DSS)的主要(yao)代表牌(pai)號(hao)一(yi)般可(ke)分為四類:低合金(jin)型(xing),代表牌(pai)號(hao)022Cr23Ni4MoCuN(2304);中合金(jin)型(xing),代表牌(pai)號(hao)022Cr23Ni5Mo3N(2205);高合金(jin)型(xing),代表牌(pai)號(hao)03Cr25Ni6Mo3Cu2N(225);超級(ji)雙(shuang)(shuang)相不銹鋼(gang)型(xing),標準牌(pai)號(hao)022Cr25Ni7Mo4N(2507)。
低合(he)金型 022Cr23Ni4MoCuN(2304)不含鉬(mu),在耐應力腐蝕方面(mian)可代(dai)替06Cr19Ni10(304)或06Cr17Ni12Mo2(316)使用。
中(zhong)合金型 022Cr23Ni5Mo3N(2204)的耐(nai)蝕性能介于(yu)022Cr17Ni12Mo2(316L)和(he)6%Mo+N奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼之間。
高合金型一般含(han)25%Cr,還含(han)有(you)鉬和氮(dan),有(you)的還含(han)銅和鎢,這類(lei)鋼的耐(nai)蝕性能高于22%Cr的雙相不銹鋼。
超級雙相不銹(xiu)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。