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(bu)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(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)(zai)C含量(liang)較低(di)的(de)情況下,Cr含量(liang)在(zai)(zai)(zai)18%~28%,Ni含量(liang)在(zai)(zai)(zai)3%~10%。有(you)(you)(you)些鋼(gang)(gang)還含有(you)(you)(you)Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金(jin)元素。該類鋼(gang)(gang)兼有(you)(you)(you)奧氏體(ti)和(he)鐵(tie)(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)特點(dian),與鐵(tie)(tie)素體(ti)相比,塑性(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)更(geng)高(gao),無室(shi)溫(wen)脆(cui)性(xing)(xing),耐(nai)(nai)晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能和(he)焊接性(xing)(xing)能均顯著提(ti)(ti)高(gao),同(tong)時還保(bao)持(chi)有(you)(you)(you)鐵(tie)(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)475℃脆(cui)性(xing)(xing)以及熱導率(lv)高(gao),具(ju)有(you)(you)(you)超塑性(xing)(xing)等特點(dian)。與奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)相比,強度高(gao)且耐(nai)(nai)晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)和(he)耐(nai)(nai)氯化物應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)有(you)(you)(you)明顯提(ti)(ti)高(gao)。雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)具(ju)有(you)(you)(you)優良的(de)耐(nai)(nai)孔蝕(shi)性(xing)(xing)能,也是一種節鎳(nie)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。
奧氏體+鐵素體(雙相)不銹(xiu)鋼(gang)是指基體兼有(you)奧氏體和鐵素體兩(liang)相組織(zhi)并兼備兩(liang)者的(de)特征,一般它比奧氏體系列不銹(xiu)鋼(gang)強(qiang)度高,耐腐(fu)蝕(shi)性能也更優越。但是由于(yu)高溫而(er)脆化,所以一般要求在大約300℃以下(xia)用。在常溫下(xia)顯示(shi)出磁性,可通過冷(leng)加工使(shi)其強(qiang)化的(de)不銹(xiu)鋼(gang)。
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(te)點是:在高(gao)溫下基本(ben)為鐵素體組織,在冷卻至室溫時(shi)具有30%~50%鐵素體+奧氏體雙相組織。屈服強(qiang)度高(gao)、超強(qiang)的(de)耐點蝕、耐應力腐蝕能力,易于成形和(he)焊接。
由(you)于雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)具有兩相(xiang)組織的特點,通過正確控制化學成(cheng)分和(he)熱處理工(gong)藝,使雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)兼有鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的優(you)點。它(ta)將奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)所(suo)具有的優(you)良韌(ren)性(xing)和(he)焊接性(xing)與鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)所(suo)具有的較高強度和(he)耐氯化物應力腐(fu)蝕性(xing)能結合在一(yi)起,正是這些優(you)越(yue)的性(xing)能使雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)作為(wei)可焊接的結構材料(liao)而迅速發展,20世紀80年代以來(lai),雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)已成(cheng)為(wei)和(he)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)型、奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)型和(he)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)型不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)并列的一(yi)個鋼(gang)(gang)類。
雙相不銹(xiu)鋼有以下性(xing)能特(te)點(dian):
①. 含鉬(mu)雙相不銹鋼(gang)(gang)在(zai)低(di)應力下有良(liang)好的(de)耐(nai)氯(lv)化(hua)物應力腐蝕(shi)性(xing)能。一般18-8型奧氏體不銹鋼(gang)(gang)在(zai)60℃以上(shang)中(zhong)性(xing)氯(lv)化(hua)物溶液中(zhong)容易(yi)發生應力腐蝕(shi)斷(duan)裂,在(zai)微量氯(lv)化(hua)物及硫化(hua)氫工業介(jie)質(zhi)中(zhong)用(yong)這(zhe)類不銹鋼(gang)(gang)制造(zao)的(de)熱交換器、蒸發器等設備(bei)都(dou)存在(zai)著產(chan)生應力腐蝕(shi)斷(duan)裂的(de)傾(qing)向(xiang),而雙相不銹鋼(gang)(gang)卻有良(liang)好的(de)抵抗能力。
②. 含鉬雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)有良(liang)好(hao)的(de)(de)耐孔(kong)蝕(shi)性能。在具有相(xiang)(xiang)同的(de)(de)孔(kong)蝕(shi)抗力當(dang)量值(zhi)(PRE=[Cr]+3.3[Mo]+16[N])時,雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)與奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)臨界孔(kong)蝕(shi)電位相(xiang)(xiang)仿(fang)。雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)與奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)耐孔(kong)蝕(shi)性能與AISI316L相(xiang)(xiang)當(dang)。含25%Cr,尤(you)其是含氮的(de)(de)高鉻雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)耐孔(kong)蝕(shi)和縫隙腐蝕(shi)性能超(chao)過了AISI 316L。
③. 具有良好的耐腐蝕疲勞和(he)磨損腐蝕性(xing)能。在(zai)某(mou)些腐蝕介質(zhi)的條件下,適用于制作泵、閥等動力設(she)備。
④. 綜合力(li)學性能(neng)好。有較高的(de)(de)強(qiang)度(du)和疲勞強(qiang)度(du),屈服強(qiang)度(du)是18-8型奧氏體不銹鋼的(de)(de)2倍。固(gu)溶態(tai)的(de)(de)延伸率達到(dao)25%,韌性值Ak(V形槽口)在100J以上。
⑤. 可(ke)焊性良好(hao),熱裂(lie)傾向小,一般焊前不(bu)需(xu)預熱,焊后(hou)不(bu)需(xu)熱處理,可(ke)與(yu)18-8型奧(ao)氏體不(bu)銹鋼或碳鋼等異種焊接(jie)。
⑥. 含低(di)鉻(ge)(18%Cr)的雙(shuang)相不銹鋼(gang)(gang)熱(re)加工溫度范圍比18-8型奧氏體不銹鋼(gang)(gang)寬,抗力小,可(ke)不經過鍛造,直接軋制開坯生產鋼(gang)(gang)板。含高(gao)鉻(ge)(25%Cr)的雙(shuang)相不銹鋼(gang)(gang)熱(re)加工比奧氏體不銹鋼(gang)(gang)略顯(xian)困難,可(ke)以生產板、管(guan)和絲等產品。
⑦. 冷加(jia)(jia)工時比18-8型(xing)奧氏體不銹鋼(gang)加(jia)(jia)工硬化效應(ying)大,在管、板承受(shou)變形初期,需(xu)施加(jia)(jia)較大應(ying)力才能變形。
⑧. 與(yu)奧氏體(ti)不(bu)銹鋼相比(bi),熱導率大,線(xian)膨脹系數小,適合(he)用做設(she)備的襯(chen)里和生產復合(he)板。也適合(he)制作熱交(jiao)換(huan)器的管芯(xin),換(huan)熱效率比(bi)奧氏體(ti)不(bu)銹鋼高。
⑨. 仍有高鉻鐵(tie)素體不(bu)銹鋼的各種脆(cui)性傾向,不(bu)宜用在高于300℃的工作條件。雙相不(bu)銹鋼中鉻含量(liang)愈低,σ等(deng)脆(cui)性相的危害性也愈小。
雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)具(ju)有良好的焊(han)接(jie)性能,與鐵素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)及奧氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)相比,它既不(bu)(bu)(bu)像(xiang)鐵素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的焊(han)接(jie)熱(re)(re)影響(xiang)區,由于晶(jing)粒嚴(yan)重粗(cu)化而(er)使(shi)塑韌性大幅降(jiang)低;也不(bu)(bu)(bu)像(xiang)奧氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)那樣(yang),對焊(han)接(jie)熱(re)(re)裂紋比較敏感(gan)。
雙相不銹鋼由于(yu)其特殊的優點,廣泛應(ying)用于(yu)石(shi)油化工(gong)設備(bei)、海水(shui)與廢水(shui)處理(li)設備(bei)、輸油輸氣(qi)管線、造紙機械等工(gong)業領(ling)(ling)域(yu),近年來也(ye)被研究用于(yu)橋梁(liang)承重結構領(ling)(ling)域(yu),具有很(hen)好的發展(zhan)前景(jing)。
我國標(biao)準GB/T 20878-2007《不銹鋼(gang)(gang)和耐(nai)熱鋼(gang)(gang) 牌號及(ji)化(hua)學(xue)成(cheng)分》中(zhong)加(jia)入了(le)許(xu)多雙相不銹鋼(gang)(gang)牌號。如 14Cr18Ni11Si4AlTi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。更多的牌號詳見(jian)標(biao)準。
另(ling)外(wai),著(zhu)名的2205 雙相不(bu)銹鋼相當于我國的022Cr23Ni5Mo3N。
雙相不銹(xiu)鋼可(ke)用于煉油、化(hua)肥(fei)、造紙、石油、化(hua)工等領(ling)域(yu)中耐(nai)海水、耐(nai)高溫、耐(nai)濃硝酸(suan)等的(de)熱交換器(qi)和(he)冷(leng)淋器(qi)及器(qi)件。
雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(DSS)的主(zhu)要(yao)代(dai)表牌號(hao)(hao)(hao)一般(ban)可分為四類:低(di)合(he)金(jin)型(xing),代(dai)表牌號(hao)(hao)(hao)022Cr23Ni4MoCuN(2304);中合(he)金(jin)型(xing),代(dai)表牌號(hao)(hao)(hao)022Cr23Ni5Mo3N(2205);高合(he)金(jin)型(xing),代(dai)表牌號(hao)(hao)(hao)03Cr25Ni6Mo3Cu2N(225);超級雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼型(xing),標準牌號(hao)(hao)(hao)022Cr25Ni7Mo4N(2507)。
低(di)合金型 022Cr23Ni4MoCuN(2304)不含(han)鉬,在耐應(ying)力腐(fu)蝕方面可代替06Cr19Ni10(304)或06Cr17Ni12Mo2(316)使用(yong)。
中合金型 022Cr23Ni5Mo3N(2204)的耐蝕性能介于022Cr17Ni12Mo2(316L)和(he)6%Mo+N奧氏(shi)體不銹鋼(gang)之間。
高(gao)合金型一般含(han)25%Cr,還含(han)有鉬(mu)和氮,有的(de)還含(han)銅和鎢,這類鋼的(de)耐蝕性能高(gao)于(yu)22%Cr的(de)雙相不銹鋼。
超級(ji)雙相不銹鋼(gang)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。