以不銹性、耐蝕性為主要特性,且鉻的質量分數至少為10.5%, 碳的質量分數最大不超過1.2%,基體兼有奧氏體和鐵素體兩相組織(其中較少相的含量一般大于15%),有磁性,可通過冷加工使其強化的不銹鋼，稱為奧氏體-鐵素體(雙相)型不銹鋼。由于奧氏體相的存在,降低了高鉻鐵素體的脆性,防止了晶粒長大的傾向,提高了鋼的韌性；由于鐵素體的存在，雙相不銹鋼(gang)對晶間腐蝕敏感小,具有優良的耐晶間腐蝕性能,而且其耐應力腐蝕開裂性能,隨鐵素體含量的增加而提高,但過高的鐵素體含量,會顯示出高鉻鐵素(su)體不銹(xiu)鋼的一些缺點。雙相不銹鋼的性能,同鐵素體和奧氏體相的平衡比例有很大的關系,而兩相的比例在很大程度上取決于鋼的化學成分和熱處理溫度等因素。
借助于鉻-鎳當量圖可以大致確定某種鋼的組織以及雙相不銹鋼管中兩相的比例,見圖7-1。
鋼鐵素體(ti)形成(cheng)元(yuan)素折合成(cheng)鉻(ge)的(de)作(zuo)用(yong),奧氏體(ti)形成(cheng)元(yuan)素折合成(cheng)鎳的(de)作(zuo)用(yong)。該圖適用(yong)于(yu) Cr-Ni 系(xi),
其中(zhong): 鉻(ge)當(dang)量=w(Cr)+w(Mo)+1.5w(Si)+0.5w(Nb)
鎳當量=w(Ni)+30w(C)+0.5w(Mn)+30w(N)
從以上兩(liang)(liang)式中(zhong)可以看出,碳和氮(dan)形(xing)成的(de)(de)影響(xiang)較鎳強,為鎳的(de)(de)30倍;硅形(xing)成a的(de)(de)影響(xiang)較鉻強,為鉻的(de)(de)1.5倍。從圖7-1可以查出鋼(gang)中(zhong)兩(liang)(liang)相(xiang)的(de)(de)比(bi)例。設鋼(gang)具(ju)有如下成分:w(C)=0.1%,w(Mn)=2.0%,w(Si)=0.75%,w(Cr)=19.5%,w(Ni) =9.6%,w(Nb)=0.8%w(Mo)=1.5%。
此種情(qing)況(kuang)下, 鎳(nie)的當量為:w(Ni)+30w(C)+0.5w(Mn)+0.5w(Nb)=9.6%+30×0.1%+0.5×2% +0.5×0.8% = 14%
鉻的當量(liang)為:w(Cr) +w(Mo)+1.5w(Si)+0.5w(Nb)=19.5%+1.5%+1.5×0.75% +0.5×0.8% = 22.525%
此種鋼的成分用小圓圈標明在圖7-1中,它是組織為帶有少量鐵素體的奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。
當(dang)w(Cr)=28%,鎳當(dang)量(liang)為(wei)12%時,鋼中的組(zu)織(zhi)即為(wei)含(han)鐵素體(ti)80%、含(han)奧氏體(ti)20%的雙相組(zu)織(zhi)。
雙相不銹鋼管(guan)具有優良的焊接性能,焊前不需預熱,焊后一般也不需要熱處理,均不會出現焊接裂縫。若鐵素體比例很大,也有可能出現475℃脆化現象;高鉻鐵素體-奧氏體不銹鋼中將產生顯著的相脆化現象。在焊接時最好采用雙相不銹鋼焊條,從而能夠避免冷卻時形成裂紋。在使用條件較為苛刻的腐蝕介質環境中,焊后最好再進行一次固溶處理。
奧氏體-鐵素體雙相(xiang)不銹鋼的(de)鑄(zhu)造(zao)性能良(liang)好(hao)。實踐(jian)證明,正確地(di)控制鋼液(ye)中的(de)氫(qing)含量(liang)是獲得致密鑄(zhu)件的(de)關(guan)鍵之一(yi)。
奧氏體(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼管(guan)的(de)(de)熱塑性比(bi)奧氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼管(guan)差(cha)，因(yin)(yin)此雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)鍛(duan)(duan)造(zao)(zao)性能(neng)差(cha)。這是因(yin)(yin)為奧氏體(ti)(ti)(ti)與鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)形(xing)變不(bu)(bu)同(tong),受(shou)外力(li)作(zuo)用時(shi),8鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)與奧氏體(ti)(ti)(ti)變形(xing)程度不(bu)(bu)均勻,產生了附(fu)加(jia)應力(li),并降低(di)了晶粒間的(de)(de)結合力(li)。此外,鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)在大約(yue)950℃以(yi)下保溫(wen),有析出相(xiang)等脆化相(xiang)的(de)(de)危險,從(cong)而(er)降低(di)了鋼的(de)(de)塑性,導(dao)致變形(xing)困難(nan)。因(yin)(yin)此,在鍛(duan)(duan)造(zao)(zao)奧氏體(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)鍛(duan)(duan)件時(shi),必須嚴(yan)格控制鍛(duan)(duan)造(zao)(zao)工(gong)藝,并且(qie)在開始1~2次鍛(duan)(duan)造(zao)(zao)時(shi),變形(xing)量不(bu)(bu)宜太(tai)大,只(zhi)需輕(qing)輕(qing)鍛(duan)(duan)打。
雙相不銹鋼的鍛造工藝規范是,始(shi)鍛溫度為1100~1150℃,終鍛溫度≥950°C。
雙相不銹(xiu)鋼的切(qie)削性能與奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼相當。
雙(shuang)相(xiang)不銹鋼管(guan)的(de)(de)(de)耐蝕性(xing)能，主要取決于鈍化元素(su)(su)的(de)(de)(de)含(han)量及其在兩相(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)分配。一(yi)般來說,雙(shuang)相(xiang)不銹鋼管(guan)耐蝕性(xing)，大體上(shang)同鉻含(han)量相(xiang)當的(de)(de)(de)高鉻鐵素(su)(su)體型或鉻鎳奧氏(shi)(shi)體不銹鋼 接近,并(bing)受相(xiang)比(bi)(bi)例(li)的(de)(de)(de)左右(you)。有(you)些鋼種(zhong)(如022Cr26Ni6Mo2N 鋼、022Cr22Ni5Mo3N、06Cr17Mn13Mo2N、ZG07Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N等)在濃硝酸(suan)、稀鹽酸(suan)、中(zhong)等濃度的(de)(de)(de)硫酸(suan)、磷酸(suan)、醋(cu)酸(suan)和尿素(su)(su)工藝(yi)介質中(zhong),雙(shuang)相(xiang)不銹鋼比(bi)(bi)普(pu)通的(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)體不銹鋼具有(you)更優越的(de)(de)(de)耐蝕性(xing)。
雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼管具(ju)(ju)有(you)(you)(you)優良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),其性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于(yu)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼。這(zhe)與雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)鋼中存在均勻分(fen)布(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)有(you)(you)(you)關(guan)。雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼產生晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)程度與兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)(bi)例(li)也(ye)有(you)(you)(you)關(guan)。當鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)量(liang)(liang)不(bu)(bu)大時,相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)以(yi)孤島狀被奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)晶(jing)粒所(suo)包圍,即使被腐(fu)蝕(shi)(shi)也(ye)因(yin)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)互(hu)未能(neng)(neng)連續成網(wang)絡(luo)而(er)不(bu)(bu)致于(yu)造成更(geng)大的(de)(de)(de)(de)(de)危險。隨著(zhu)(zhu)彌散鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加、晶(jing)界(jie)總面積(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)高(相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)對降低了晶(jing)間(jian)(jian)碳化(hua)物(wu)(wu)析(xi)出濃度)和(he)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)界(jie)及其內側(ce)能(neng)(neng)夠吸收更(geng)多的(de)(de)(de)(de)(de)碳化(hua)物(wu)(wu),當達到一定的(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)限x相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)含量(liang)(liang)以(yi)上時,可以(yi)消除晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)傾向。但是當鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)含量(liang)(liang)過多,呈連續網(wang)絡(luo)狀分(fen)布(bu),則其抗(kang)晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)能(neng)(neng)力(li)變差。因(yin)此,控制適宜的(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)、防(fang)止相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)聚(ju)集(ji)長大和(he)采取正確的(de)(de)(de)(de)(de)熱處理(li)工藝是十分(fen)重要的(de)(de)(de)(de)(de)。與奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi),奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)-鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼具(ju)(ju)有(you)(you)(you)更(geng)高的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)應力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)開(kai)裂(lie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼耐(nai)應力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)開(kai)裂(lie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),會隨著(zhu)(zhu)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)含量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加而(er)提(ti)高,在約含50%鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)對斷裂(lie)敏感性(xing)(xing)(xing)最小。過多的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)含量(liang)(liang),會顯示高鉻鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼所(suo)具(ju)(ju)有(you)(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)缺點(dian)。
雙相不(bu)(bu)銹鋼管耐氯化物(wu)應(ying)(ying)力(li)腐蝕開裂性(xing)(xing)能,在高應(ying)(ying)力(li)下與奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼相同,短時(shi)間(jian)內(nei)即產(chan)生(sheng)裂紋(wen),在低(di)應(ying)(ying)力(li)下壽命(ming)較長,顯示出(chu)一定(ding)的優越性(xing)(xing)。
雙相不銹(xiu)鋼管的強度(du),特別是(shi)屈(qu)服強度(du)顯著提高,與18-8型奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼相比是(shi)其兩(liang)倍。采用雙相不銹(xiu)鋼制造(zao)的容(rong)器(qi)的壁(bi)厚(hou)比奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼減少(shao)30%~50%,降(jiang)低了生(sheng)產(chan)成本。
雙相(xiang)不(bu)銹鋼管(guan)優越的(de)力學性能和(he)耐腐蝕的(de)綜合(he)性能,為其(qi)在石化設備(bei)、造船等行業開拓(tuo)了(le)廣闊的(de)應用前景。
