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(bu)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(tie)素體(ti)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(xiang)不(bu)銹鋼管中兩相的比例,見圖7-1。
鋼鐵素(su)體(ti)形成(cheng)元(yuan)素(su)折合成(cheng)鉻的作用(yong),奧氏體(ti)形成(cheng)元(yuan)素(su)折合成(cheng)鎳(nie)的作用(yong)。該圖適用(yong)于 Cr-Ni 系(xi),
其(qi)中: 鉻(ge)當量=w(Cr)+w(Mo)+1.5w(Si)+0.5w(Nb)
鎳當(dang)量=w(Ni)+30w(C)+0.5w(Mn)+30w(N)
從以上兩(liang)式(shi)中(zhong)可(ke)以看出(chu)(chu),碳和氮形(xing)成的影響較鎳(nie)強,為鎳(nie)的30倍;硅形(xing)成a的影響較鉻強,為鉻的1.5倍。從圖7-1可(ke)以查(cha)出(chu)(chu)鋼中(zhong)兩(liang)相的比例。設鋼具(ju)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%。
此種情況(kuang)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體不銹鋼。
當w(Cr)=28%,鎳當量(liang)為12%時,鋼中的組織即(ji)為含鐵(tie)素體(ti)80%、含奧氏體(ti)20%的雙相組織。
雙相不銹(xiu)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。
奧氏體(ti)-鐵素體(ti)雙相(xiang)不銹鋼(gang)的(de)(de)鑄造性能良好。實踐(jian)證明,正確地控制鋼(gang)液中的(de)(de)氫含(han)量(liang)是獲(huo)得致密鑄件的(de)(de)關鍵(jian)之一(yi)。
奧氏(shi)體(ti)(ti)-鐵素(su)體(ti)(ti)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管的(de)(de)熱塑性比奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管差(cha)(cha)，因此雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)鍛造性能差(cha)(cha)。這是(shi)因為奧氏(shi)體(ti)(ti)與(yu)(yu)鐵素(su)體(ti)(ti)的(de)(de)形變(bian)(bian)不同,受外(wai)力作(zuo)用時,8鐵素(su)體(ti)(ti)與(yu)(yu)奧氏(shi)體(ti)(ti)變(bian)(bian)形程度不均(jun)勻,產(chan)生了附加應力,并(bing)降低了晶粒(li)間的(de)(de)結合力。此外(wai),鐵素(su)體(ti)(ti)在大(da)約950℃以下(xia)保溫,有析出(chu)相(xiang)等(deng)脆化相(xiang)的(de)(de)危險,從而降低了鋼(gang)(gang)的(de)(de)塑性,導致變(bian)(bian)形困難。因此,在鍛造奧氏(shi)體(ti)(ti)-鐵素(su)體(ti)(ti)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)鍛件(jian)時,必須嚴(yan)格控(kong)制鍛造工(gong)藝,并(bing)且在開始1~2次鍛造時,變(bian)(bian)形量不宜太(tai)大(da),只需輕輕鍛打。
雙相不銹鋼的鍛造工藝規范是,始(shi)鍛溫(wen)度為1100~1150℃,終鍛溫(wen)度≥950°C。
雙相(xiang)不銹鋼的切削性能與奧氏體(ti)不銹鋼相(xiang)當。
雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)管的(de)(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)性能(neng)，主(zhu)要取決于鈍化元素(su)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)及(ji)其(qi)在兩相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)分配。一般(ban)來說,雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)管耐蝕(shi)性，大體上同鉻含(han)量(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)當(dang)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)鉻鐵素(su)體型或鉻鎳奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang) 接近,并(bing)受相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例的(de)(de)(de)(de)(de)左右。有些鋼(gang)(gang)(gang)種(如022Cr26Ni6Mo2N 鋼(gang)(gang)(gang)、022Cr22Ni5Mo3N、06Cr17Mn13Mo2N、ZG07Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N等(deng))在濃硝酸(suan)、稀鹽(yan)酸(suan)、中(zhong)等(deng)濃度的(de)(de)(de)(de)(de)硫酸(suan)、磷酸(suan)、醋(cu)酸(suan)和尿(niao)素(su)工藝介質中(zhong),雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)比(bi)普通(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)具有更優越(yue)的(de)(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)性。
雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)具(ju)(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)晶(jing)(jing)間腐(fu)蝕性能(neng)(neng),其性能(neng)(neng)優于奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)。這與(yu)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)中存在均勻(yun)分(fen)布的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)有(you)關(guan)。雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)產生(sheng)晶(jing)(jing)間腐(fu)蝕的(de)(de)(de)程(cheng)度(du)(du)與(yu)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)比例也有(you)關(guan)。當鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)量(liang)不(bu)大(da)(da)時,相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)以孤(gu)島狀被奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)晶(jing)(jing)粒所包圍,即使(shi)被腐(fu)蝕也因(yin)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)互未能(neng)(neng)連續成網(wang)絡而不(bu)致于造成更(geng)大(da)(da)的(de)(de)(de)危險(xian)。隨著彌散(san)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)量(liang)的(de)(de)(de)增加、晶(jing)(jing)界(jie)總面積的(de)(de)(de)提高(gao)(相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)(dui)降(jiang)低了晶(jing)(jing)間碳化物析出(chu)濃(nong)度(du)(du))和鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)界(jie)及其內側能(neng)(neng)夠(gou)吸收(shou)更(geng)多(duo)(duo)的(de)(de)(de)碳化物,當達(da)到一定(ding)的(de)(de)(de)極(ji)限(xian)x相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)含(han)量(liang)以上時,可以消除晶(jing)(jing)間腐(fu)蝕傾向。但是(shi)當鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)過多(duo)(duo),呈連續網(wang)絡狀分(fen)布,則其抗晶(jing)(jing)間腐(fu)蝕能(neng)(neng)力變差。因(yin)此,控制適宜的(de)(de)(de)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比例、防(fang)止(zhi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)聚集長大(da)(da)和采取正確的(de)(de)(de)熱處理(li)工藝(yi)是(shi)十(shi)分(fen)重要(yao)的(de)(de)(de)。與(yu)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比,奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)具(ju)(ju)有(you)更(geng)高(gao)的(de)(de)(de)耐(nai)應力腐(fu)蝕開裂性能(neng)(neng)。雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)耐(nai)應力腐(fu)蝕開裂性能(neng)(neng),會(hui)(hui)隨著鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)增加而提高(gao),在約含(han)50%鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)(dui)斷裂敏感性最(zui)小。過多(duo)(duo)的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang),會(hui)(hui)顯示(shi)高(gao)鉻鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)所具(ju)(ju)有(you)的(de)(de)(de)缺點。
雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)管耐氯化物應(ying)力腐蝕開裂(lie)性能(neng),在(zai)高應(ying)力下與奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)相(xiang)同,短時(shi)間內(nei)即(ji)產生裂(lie)紋,在(zai)低應(ying)力下壽命(ming)較長,顯(xian)示出一定的優越性。
雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)管的(de)強(qiang)度(du),特(te)別是屈(qu)服強(qiang)度(du)顯著提高,與18-8型奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)相比(bi)是其兩倍。采用(yong)雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)制造的(de)容器的(de)壁厚比(bi)奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)減少30%~50%,降低了生產成本。
雙相不銹鋼管(guan)優越的力學性(xing)能和耐腐(fu)蝕的綜合性(xing)能,為其(qi)在(zai)石化(hua)設(she)備、造船等(deng)行業開拓了廣闊的應用(yong)前景。
