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(xiang)不銹(xiu)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(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼管中兩相的比例,見圖7-1。
鋼鐵素(su)體(ti)形成元素(su)折合(he)成鉻的(de)作用(yong),奧氏(shi)體(ti)形成元素(su)折合(he)成鎳的(de)作用(yong)。該圖適用(yong)于 Cr-Ni 系(xi),
其(qi)中: 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(cong)以上兩(liang)式中(zhong)可(ke)以看出,碳和氮(dan)形成的(de)影(ying)響較鎳強,為鎳的(de)30倍;硅形成a的(de)影(ying)響較鉻(ge)(ge)強,為鉻(ge)(ge)的(de)1.5倍。從(cong)圖7-1可(ke)以查出鋼中(zhong)兩(liang)相的(de)比例。設鋼具有(you)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(ci)種情況下, 鎳的當量為: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(de)當量(liang)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氏體不銹鋼。
當w(Cr)=28%,鎳當量為12%時,鋼中的組織即為含鐵素體(ti)80%、含奧氏(shi)體(ti)20%的雙(shuang)相(xiang)組織。
雙相不銹鋼管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(ao)氏體-鐵素體雙相(xiang)不銹鋼的(de)(de)(de)鑄造性能良好。實踐證明(ming),正確(que)地控(kong)制鋼液中的(de)(de)(de)氫(qing)含量(liang)是獲得致(zhi)密鑄件的(de)(de)(de)關鍵(jian)之一。
奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)-鐵素體(ti)(ti)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼管(guan)的(de)(de)(de)熱塑(su)(su)性(xing)(xing)比奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼管(guan)差(cha)，因此雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)鍛(duan)造性(xing)(xing)能差(cha)。這(zhe)是因為奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)與鐵素體(ti)(ti)的(de)(de)(de)形變(bian)不(bu)同,受外(wai)力(li)作用時,8鐵素體(ti)(ti)與奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)變(bian)形程度(du)不(bu)均(jun)勻,產生(sheng)了(le)(le)附加應力(li),并(bing)降(jiang)(jiang)低了(le)(le)晶粒(li)間(jian)的(de)(de)(de)結合力(li)。此外(wai),鐵素體(ti)(ti)在(zai)大(da)約950℃以下保溫(wen),有析出(chu)相(xiang)(xiang)等脆化相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)危(wei)險,從而降(jiang)(jiang)低了(le)(le)鋼的(de)(de)(de)塑(su)(su)性(xing)(xing),導致變(bian)形困難。因此,在(zai)鍛(duan)造奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)-鐵素體(ti)(ti)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)鍛(duan)件時,必須嚴格(ge)控制鍛(duan)造工藝,并(bing)且(qie)在(zai)開始1~2次(ci)鍛(duan)造時,變(bian)形量不(bu)宜太大(da),只需輕輕鍛(duan)打。
雙相不銹鋼的鍛(duan)(duan)造工(gong)藝規范(fan)是,始(shi)鍛(duan)(duan)溫度(du)為1100~1150℃,終鍛(duan)(duan)溫度(du)≥950°C。
雙相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)切削(xue)性能與(yu)奧氏體不(bu)銹鋼相(xiang)當。
雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管的(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)性能(neng)，主要取決于鈍化元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)及其在(zai)兩相中的(de)(de)(de)(de)分(fen)配。一(yi)般來說,雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管耐蝕(shi)性，大體(ti)上(shang)同鉻(ge)含(han)(han)量(liang)相當的(de)(de)(de)(de)高鉻(ge)鐵素體(ti)型或鉻(ge)鎳(nie)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang) 接(jie)近,并受相比(bi)例的(de)(de)(de)(de)左右。有些鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(如022Cr26Ni6Mo2N 鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、022Cr22Ni5Mo3N、06Cr17Mn13Mo2N、ZG07Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N等)在(zai)濃硝(xiao)酸(suan)、稀鹽酸(suan)、中等濃度的(de)(de)(de)(de)硫酸(suan)、磷酸(suan)、醋酸(suan)和尿(niao)素工藝介(jie)質中,雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)比(bi)普通的(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)具有更優越的(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)性。
雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管具有(you)(you)優良(liang)的(de)耐晶(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)蝕性(xing)能(neng),其(qi)性(xing)能(neng)優于(yu)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。這與(yu)雙相(xiang)(xiang)鋼(gang)中(zhong)存在均勻分(fen)布的(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)有(you)(you)關。雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)產生晶(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)蝕的(de)程度與(yu)兩相(xiang)(xiang)的(de)比例也(ye)有(you)(you)關。當(dang)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)量(liang)不(bu)大時,相(xiang)(xiang)以(yi)孤島狀(zhuang)被(bei)(bei)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)晶(jing)粒所(suo)(suo)包圍,即使被(bei)(bei)腐(fu)蝕也(ye)因(yin)相(xiang)(xiang)互未(wei)能(neng)連(lian)續成網(wang)絡而不(bu)致于(yu)造成更(geng)大的(de)危險。隨著彌散鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)量(liang)的(de)增加(jia)、晶(jing)界總面積的(de)提高(gao)(相(xiang)(xiang)對降低了晶(jing)間(jian)(jian)(jian)碳化物(wu)(wu)析出濃度)和(he)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)界及(ji)其(qi)內側(ce)能(neng)夠吸收更(geng)多(duo)的(de)碳化物(wu)(wu),當(dang)達到一定的(de)極限(xian)x相(xiang)(xiang)含(han)量(liang)以(yi)上時,可以(yi)消(xiao)除晶(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)蝕傾向。但(dan)是(shi)當(dang)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)過多(duo),呈連(lian)續網(wang)絡狀(zhuang)分(fen)布,則(ze)其(qi)抗晶(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)蝕能(neng)力變差。因(yin)此,控制(zhi)適宜的(de)兩相(xiang)(xiang)比例、防止(zhi)相(xiang)(xiang)聚集(ji)長大和(he)采(cai)取正確的(de)熱處理工藝是(shi)十分(fen)重要的(de)。與(yu)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)相(xiang)(xiang)比,奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有(you)(you)更(geng)高(gao)的(de)耐應力腐(fu)蝕開(kai)裂(lie)(lie)性(xing)能(neng)。雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐應力腐(fu)蝕開(kai)裂(lie)(lie)性(xing)能(neng),會隨著鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)的(de)增加(jia)而提高(gao),在約(yue)含(han)50%鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)對斷裂(lie)(lie)敏感性(xing)最小。過多(duo)的(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang),會顯示高(gao)鉻鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)所(suo)(suo)具有(you)(you)的(de)缺點。
雙相不(bu)銹鋼(gang)管耐(nai)氯化物應力(li)腐(fu)蝕開裂性能,在(zai)高應力(li)下(xia)(xia)與奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)相同,短(duan)時(shi)間內即產生裂紋,在(zai)低應力(li)下(xia)(xia)壽(shou)命較(jiao)長,顯(xian)示出一定的優越性。
雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼管的強(qiang)度(du)(du),特別(bie)是屈服強(qiang)度(du)(du)顯著(zhu)提(ti)高,與18-8型(xing)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼相(xiang)比(bi)是其(qi)兩倍(bei)。采用雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼制(zhi)造(zao)的容(rong)器的壁厚比(bi)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼減少30%~50%,降低了生產成本。
雙(shuang)相不銹(xiu)鋼(gang)管優越(yue)的力學性(xing)能和耐腐蝕(shi)的綜合性(xing)能,為其在石化設備、造船等行業(ye)開(kai)拓了廣闊的應用前景。
