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(shuang)相(xiang)不銹鋼對晶間腐蝕敏感小,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(bu)銹鋼(gang)管中兩相的比例,見圖7-1。
鋼(gang)鐵素體(ti)(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)元素折(zhe)合成(cheng)(cheng)鉻(ge)的作用(yong),奧氏體(ti)(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)元素折(zhe)合成(cheng)(cheng)鎳(nie)的作用(yong)。該圖適(shi)用(yong)于 Cr-Ni 系(xi),
其中: 鉻當(dang)量=w(Cr)+w(Mo)+1.5w(Si)+0.5w(Nb)
鎳當量=w(Ni)+30w(C)+0.5w(Mn)+30w(N)
從以上兩式中(zhong)可以看(kan)出,碳和氮形成(cheng)的(de)影響較(jiao)鎳強,為鎳的(de)30倍;硅(gui)形成(cheng)a的(de)影響較(jiao)鉻(ge)強,為鉻(ge)的(de)1.5倍。從圖7-1可以查出鋼中(zhong)兩相的(de)比例(li)。設(she)鋼具有如下成(cheng)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%。
此種情況下(xia), 鎳的當量為(wei):w(Ni)+30w(C)+0.5w(Mn)+0.5w(Nb)=9.6%+30×0.1%+0.5×2% +0.5×0.8% = 14%
鉻的當量為(wei):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(ao)氏體不銹鋼。
當(dang)w(Cr)=28%,鎳當(dang)量為12%時,鋼中的組織即為含鐵素體(ti)80%、含奧氏體(ti)20%的雙相(xiang)組織。
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(tie)素體雙相不銹鋼(gang)的鑄造性能良好。實踐(jian)證明(ming),正確(que)地控制鋼(gang)液(ye)中的氫含量是獲得致密鑄件(jian)的關鍵之一。
奧氏體-鐵(tie)(tie)素(su)體雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)管的熱塑性(xing)比(bi)奧氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)管差，因(yin)(yin)此(ci)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的鍛造性(xing)能差。這是因(yin)(yin)為(wei)奧氏體與鐵(tie)(tie)素(su)體的形(xing)變(bian)(bian)(bian)不(bu)(bu)同(tong),受外力(li)作用時(shi),8鐵(tie)(tie)素(su)體與奧氏體變(bian)(bian)(bian)形(xing)程度不(bu)(bu)均勻,產生了(le)(le)附加應力(li),并降低了(le)(le)晶粒間的結合力(li)。此(ci)外,鐵(tie)(tie)素(su)體在大約(yue)950℃以(yi)下保(bao)溫,有析出相(xiang)(xiang)等脆化相(xiang)(xiang)的危(wei)險,從而降低了(le)(le)鋼(gang)的塑性(xing),導(dao)致變(bian)(bian)(bian)形(xing)困難。因(yin)(yin)此(ci),在鍛造奧氏體-鐵(tie)(tie)素(su)體雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的鍛件時(shi),必須(xu)嚴(yan)格控制鍛造工藝,并且在開(kai)始1~2次(ci)鍛造時(shi),變(bian)(bian)(bian)形(xing)量不(bu)(bu)宜(yi)太(tai)大,只需輕(qing)輕(qing)鍛打(da)。
雙相不(bu)銹鋼的(de)鍛(duan)造(zao)工藝規范是(shi),始(shi)鍛(duan)溫度為1100~1150℃,終(zhong)鍛(duan)溫度≥950°C。
雙相不(bu)銹(xiu)鋼的(de)切削性能(neng)與奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼相當(dang)。
雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管的(de)(de)耐蝕(shi)性能，主要取決(jue)于鈍化元素的(de)(de)含量(liang)(liang)及其在兩相(xiang)中的(de)(de)分配。一般來說,雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管耐蝕(shi)性，大體(ti)(ti)上同鉻含量(liang)(liang)相(xiang)當的(de)(de)高(gao)鉻鐵素體(ti)(ti)型或鉻鎳奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang) 接近,并受相(xiang)比(bi)例的(de)(de)左右。有些(xie)鋼(gang)種(如022Cr26Ni6Mo2N 鋼(gang)、022Cr22Ni5Mo3N、06Cr17Mn13Mo2N、ZG07Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N等)在濃硝酸(suan)(suan)、稀鹽酸(suan)(suan)、中等濃度的(de)(de)硫酸(suan)(suan)、磷酸(suan)(suan)、醋酸(suan)(suan)和尿素工藝介質中,雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)比(bi)普通的(de)(de)奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)具有更優越(yue)的(de)(de)耐蝕(shi)性。
雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼管具有(you)優良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)晶(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)能,其性(xing)(xing)(xing)能優于奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。這與雙相(xiang)(xiang)(xiang)鋼中(zhong)存在均勻分(fen)布的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)有(you)關(guan)。雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼產生(sheng)晶(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)程(cheng)度(du)與兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)比例也有(you)關(guan)。當鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)量(liang)(liang)不(bu)(bu)大(da)時(shi),相(xiang)(xiang)(xiang)以(yi)孤島狀(zhuang)被奧(ao)氏體(ti)(ti)晶(jing)粒所包圍,即使(shi)被腐(fu)(fu)(fu)蝕也因(yin)相(xiang)(xiang)(xiang)互(hu)未能連(lian)續成(cheng)網(wang)(wang)絡而(er)不(bu)(bu)致于造成(cheng)更(geng)大(da)的(de)(de)(de)(de)危險(xian)。隨著彌(mi)散鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)、晶(jing)界(jie)總面(mian)積(ji)的(de)(de)(de)(de)提高(相(xiang)(xiang)(xiang)對降低了晶(jing)間(jian)(jian)(jian)碳化(hua)物(wu)析出濃(nong)度(du))和(he)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)界(jie)及其內側能夠(gou)吸收更(geng)多的(de)(de)(de)(de)碳化(hua)物(wu),當達到一定的(de)(de)(de)(de)極限x相(xiang)(xiang)(xiang)含量(liang)(liang)以(yi)上(shang)時(shi),可以(yi)消(xiao)除(chu)晶(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕傾向。但是當鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)含量(liang)(liang)過(guo)多,呈連(lian)續網(wang)(wang)絡狀(zhuang)分(fen)布,則其抗晶(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕能力變差。因(yin)此,控制適(shi)宜的(de)(de)(de)(de)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)比例、防(fang)止(zhi)相(xiang)(xiang)(xiang)聚(ju)集長大(da)和(he)采取正確的(de)(de)(de)(de)熱處理工藝是十(shi)分(fen)重要的(de)(de)(de)(de)。與奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼相(xiang)(xiang)(xiang)比,奧(ao)氏體(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼具有(you)更(geng)高的(de)(de)(de)(de)耐(nai)應(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕開(kai)裂(lie)性(xing)(xing)(xing)能。雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼耐(nai)應(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕開(kai)裂(lie)性(xing)(xing)(xing)能,會隨著鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)含量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)而(er)提高,在約含50%鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)對斷裂(lie)敏感(gan)性(xing)(xing)(xing)最(zui)小。過(guo)多的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)含量(liang)(liang),會顯示(shi)高鉻鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼所具有(you)的(de)(de)(de)(de)缺點。
雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼管耐氯化物應力(li)腐蝕(shi)開裂(lie)性能,在高應力(li)下與奧氏體不(bu)銹鋼相(xiang)同(tong),短時間內即產(chan)生裂(lie)紋,在低應力(li)下壽(shou)命(ming)較長,顯示(shi)出一定的優越(yue)性。
雙相不(bu)銹(xiu)鋼管的強度,特別是(shi)屈服強度顯著提(ti)高,與18-8型奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼相比是(shi)其(qi)兩(liang)倍。采用雙相不(bu)銹(xiu)鋼制(zhi)造的容器的壁厚比奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼減少30%~50%,降低了生產成本。
雙相不銹鋼管優越的(de)力學性(xing)能(neng)和耐腐蝕的(de)綜合(he)性(xing)能(neng),為其在(zai)石(shi)化(hua)設備、造(zao)船等行業開拓(tuo)了廣闊(kuo)的(de)應用(yong)前景。
