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(xiang)不(bu)銹鋼在C含(han)量(liang)較低的情況下,Cr含(han)量(liang)在18%~28%,Ni含(han)量(liang)在3%~10%。有些(xie)鋼還(huan)含(han)有Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素(su)(su)。該類鋼兼(jian)有奧(ao)氏體(ti)和(he)(he)鐵素(su)(su)體(ti)不(bu)銹鋼的特點,與鐵素(su)(su)體(ti)相(xiang)比,塑性(xing)(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)(xing)更高(gao),無室(shi)溫脆(cui)性(xing)(xing)(xing),耐(nai)晶間腐(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)能和(he)(he)焊接(jie)性(xing)(xing)(xing)能均顯著提高(gao),同時(shi)還(huan)保持有鐵素(su)(su)體(ti)不(bu)銹鋼的475℃脆(cui)性(xing)(xing)(xing)以(yi)及熱(re)導率高(gao),具(ju)有超塑性(xing)(xing)(xing)等特點。與奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼相(xiang)比,強度高(gao)且耐(nai)晶間腐(fu)蝕和(he)(he)耐(nai)氯化物應力(li)腐(fu)蝕有明顯提高(gao)。雙相(xiang)不(bu)銹鋼具(ju)有優良的耐(nai)孔蝕性(xing)(xing)(xing)能,也是一(yi)種節鎳不(bu)銹鋼。
奧氏體(ti)+鐵素體(ti)(雙相(xiang))不(bu)銹(xiu)鋼是(shi)指基體(ti)兼有(you)奧氏體(ti)和鐵素體(ti)兩(liang)相(xiang)組織并兼備兩(liang)者(zhe)的特(te)征,一般它比奧氏體(ti)系列(lie)不(bu)銹(xiu)鋼強(qiang)度高(gao),耐腐蝕(shi)性能也更優越。但(dan)是(shi)由(you)于高(gao)溫而脆化,所以一般要求在大(da)約300℃以下(xia)用。在常溫下(xia)顯(xian)示出(chu)磁(ci)性,可通過(guo)冷加工使其強(qiang)化的不(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(dian)是:在高(gao)溫(wen)下基本為鐵素體組織,在冷卻(que)至室溫(wen)時具有(you)30%~50%鐵素體+奧氏體雙相(xiang)組織。屈(qu)服強度高(gao)、超強的耐點(dian)蝕、耐應力腐蝕能力,易于成形和焊接(jie)。
由于雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)具(ju)有(you)兩相(xiang)組織的(de)特點,通過正(zheng)確控制化學(xue)成分和(he)(he)(he)熱處理工藝,使(shi)雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)兼有(you)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)(he)(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)優(you)點。它將奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)所(suo)具(ju)有(you)的(de)優(you)良韌性和(he)(he)(he)焊接(jie)性與鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)所(suo)具(ju)有(you)的(de)較高強(qiang)度和(he)(he)(he)耐氯(lv)化物(wu)應(ying)力腐蝕性能結合在一起,正(zheng)是這些(xie)優(you)越的(de)性能使(shi)雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)作(zuo)為可焊接(jie)的(de)結構材料而迅速發展,20世紀80年代以來,雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)已成為和(he)(he)(he)馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)(xing)、奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)(xing)和(he)(he)(he)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)型(xing)(xing)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)并列的(de)一個鋼(gang)(gang)類。
雙相不銹鋼有以下性能特點:
①. 含鉬雙相(xiang)不銹鋼(gang)在低應力(li)(li)下有良好的(de)耐氯化物應力(li)(li)腐蝕性(xing)能(neng)。一般(ban)18-8型奧氏體不銹鋼(gang)在60℃以上中性(xing)氯化物溶液(ye)中容易發生應力(li)(li)腐蝕斷裂,在微量(liang)氯化物及硫化氫工(gong)業介質中用這類(lei)不銹鋼(gang)制造(zao)的(de)熱交換器、蒸發器等設備(bei)都存在著產生應力(li)(li)腐蝕斷裂的(de)傾向(xiang),而雙相(xiang)不銹鋼(gang)卻有良好的(de)抵抗能(neng)力(li)(li)。
②. 含(han)鉬雙(shuang)(shuang)相(xiang)不銹鋼有良(liang)好(hao)的(de)耐(nai)孔(kong)蝕(shi)性能。在具有相(xiang)同的(de)孔(kong)蝕(shi)抗力當量值(PRE=[Cr]+3.3[Mo]+16[N])時,雙(shuang)(shuang)相(xiang)不銹鋼與奧氏(shi)體(ti)不銹鋼的(de)臨界(jie)孔(kong)蝕(shi)電位相(xiang)仿。雙(shuang)(shuang)相(xiang)不銹鋼與奧氏(shi)體(ti)不銹鋼耐(nai)孔(kong)蝕(shi)性能與AISI316L相(xiang)當。含(han)25%Cr,尤其(qi)是含(han)氮的(de)高鉻雙(shuang)(shuang)相(xiang)不銹鋼的(de)耐(nai)孔(kong)蝕(shi)和縫隙(xi)腐蝕(shi)性能超過了AISI 316L。
③. 具有良好的耐腐蝕(shi)疲勞和(he)磨損(sun)腐蝕(shi)性(xing)能。在某些腐蝕(shi)介質的條件下,適用于制作泵、閥等動力設備(bei)。
④. 綜合力學性(xing)能好。有較(jiao)高的(de)強(qiang)度(du)和疲勞(lao)強(qiang)度(du),屈服強(qiang)度(du)是(shi)18-8型奧氏體不銹(xiu)鋼的(de)2倍。固溶態(tai)的(de)延伸率達到25%,韌性(xing)值(zhi)Ak(V形槽口)在(zai)100J以上(shang)。
⑤. 可(ke)焊性良好,熱(re)裂傾(qing)向小,一般焊前不需預熱(re),焊后不需熱(re)處(chu)理,可(ke)與18-8型奧(ao)氏(shi)體不銹鋼或碳鋼等異種焊接。
⑥. 含低鉻(ge)(18%Cr)的(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)熱加工溫度范圍比18-8型奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)寬,抗力小(xiao),可(ke)不(bu)經過(guo)鍛(duan)造,直(zhi)接(jie)軋制開坯生產(chan)鋼(gang)板。含高鉻(ge)(25%Cr)的(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)熱加工比奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)略顯(xian)困難,可(ke)以生產(chan)板、管和絲等產(chan)品。
⑦. 冷(leng)加(jia)工時比18-8型奧氏體(ti)不銹鋼(gang)加(jia)工硬(ying)化效應大,在管、板承(cheng)受變形(xing)初期,需施加(jia)較(jiao)大應力才能變形(xing)。
⑧. 與奧(ao)氏體不(bu)銹鋼相比(bi),熱(re)導率大,線膨(peng)脹系數小,適(shi)合用做(zuo)設備的襯里和生產復合板(ban)。也適(shi)合制(zhi)作(zuo)熱(re)交換器的管芯,換熱(re)效率比(bi)奧(ao)氏體不(bu)銹鋼高。
⑨. 仍有(you)高鉻鐵素體不(bu)(bu)銹鋼的(de)各(ge)種(zhong)脆性(xing)傾(qing)向(xiang),不(bu)(bu)宜用在高于300℃的(de)工作條件。雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼中(zhong)鉻含(han)量(liang)愈(yu)低(di),σ等脆性(xing)相(xiang)的(de)危(wei)害(hai)性(xing)也愈(yu)小(xiao)。
雙相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)具(ju)有良好的焊(han)接性(xing)能,與鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)及(ji)奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)相比(bi),它既不(bu)(bu)像鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的焊(han)接熱(re)影響區(qu),由(you)于晶粒嚴(yan)重粗化(hua)而使塑韌性(xing)大幅降(jiang)低(di);也不(bu)(bu)像奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)那樣,對焊(han)接熱(re)裂紋比(bi)較(jiao)敏感。
雙相(xiang)不銹鋼由于其特殊的優(you)點,廣泛應用(yong)于石油(you)化(hua)工(gong)設備(bei)、海水(shui)與廢水(shui)處理設備(bei)、輸(shu)(shu)油(you)輸(shu)(shu)氣管線、造紙機械(xie)等工(gong)業領域(yu),近年來也被研究用(yong)于橋梁(liang)承重結構(gou)領域(yu),具有很好的發展前景。
我國標(biao)準(zhun)GB/T 20878-2007《不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼和耐熱鋼 牌(pai)號及(ji)化學成分》中加入了許多雙相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼牌(pai)號。如 14Cr18Ni11Si4AlTi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。更多的(de)牌(pai)號詳見標(biao)準(zhun)。
另外,著(zhu)名的(de)2205 雙(shuang)相不銹鋼相當于我國的(de)022Cr23Ni5Mo3N。
雙相不銹鋼可用于(yu)煉油、化肥、造紙(zhi)、石油、化工(gong)等領域中耐(nai)海(hai)水(shui)、耐(nai)高溫、耐(nai)濃硝酸等的熱交換器(qi)和冷淋器(qi)及(ji)器(qi)件。
雙相不銹鋼(DSS)的主要代表(biao)牌(pai)號一般可分為四類:低(di)合金型,代表(biao)牌(pai)號022Cr23Ni4MoCuN(2304);中合金型,代表(biao)牌(pai)號022Cr23Ni5Mo3N(2205);高合金型,代表(biao)牌(pai)號03Cr25Ni6Mo3Cu2N(225);超級雙相不銹鋼型,標(biao)準牌(pai)號022Cr25Ni7Mo4N(2507)。
低合金型 022Cr23Ni4MoCuN(2304)不含鉬(mu),在耐(nai)應力腐蝕方面可代(dai)替06Cr19Ni10(304)或06Cr17Ni12Mo2(316)使(shi)用。
中(zhong)合金型 022Cr23Ni5Mo3N(2204)的耐蝕(shi)性能(neng)介于(yu)022Cr17Ni12Mo2(316L)和6%Mo+N奧氏體不銹(xiu)鋼之間。
高(gao)合金型一(yi)般含(han)25%Cr,還含(han)有(you)鉬和氮,有(you)的(de)還含(han)銅和鎢,這(zhe)類鋼(gang)的(de)耐蝕(shi)性能高(gao)于22%Cr的(de)雙(shuang)相不銹鋼(gang)。
超(chao)級雙相(xiang)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。

