由于現代工業技術的發展,傳統的奧氏體不銹鋼經常遭到晶(jing)間腐蝕、點(dian)腐蝕、縫(feng)隙腐蝕、應力腐蝕(shi)等局部腐蝕的破壞,雙相不銹(xiu)鋼在上述腐蝕類型中表現出了某些優越性,為其發展與應用帶來了巨大的動力。
雙(shuang)相(xiang)不銹鋼是指在(zai)奧氏體(ti)(ti)(ti)不銹鋼的(de)基礎上提高鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)形成元(yuan)(yuan)素(su)鉻、錳、硅、鈮(ni)等元(yuan)(yuan)素(su)含量,降低奧氏體(ti)(ti)(ti)形成元(yuan)(yuan)素(su)鎳、碳(tan)、錳、氮的(de)含量,從而得到的(de)奧氏體(ti)(ti)(ti)-鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)雙(shuang)相(xiang)組織,它兼有鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)和奧氏體(ti)(ti)(ti)鋼的(de)性能(neng)特點,而且此兩相(xiang)組織要獨立存在(zai),且含量較大。
雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)的(de)物理性能介于(yu)(yu)鐵素體(ti)鋼(gang)和奧(ao)(ao)氏體(ti)鋼(gang)之間,與奧(ao)(ao)氏體(ti)鋼(gang)相(xiang)比(bi),熱導率大,熱膨脹系數小(xiao),并具有鐵磁性。一(yi)般認為(wei),在(zai)奧(ao)(ao)氏體(ti)基體(ti)上(shang)有大于(yu)(yu)或(huo)(huo)等(deng)于(yu)(yu)15%的(de)鐵素體(ti)或(huo)(huo)在(zai)鐵素體(ti)基體(ti)上(shang)有大于(yu)(yu)或(huo)(huo)等(deng)于(yu)(yu)15%的(de)奧(ao)(ao)氏體(ti),均(jun)可(ke)稱(cheng)(cheng)為(wei)奧(ao)(ao)氏體(ti)+鐵素體(ti)雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang),簡稱(cheng)(cheng)為(wei)雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)。
奧氏體(ti)相(xiang)的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)降低(di)(di)(di)了(le)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)鋼的(de)(de)(de)脆性和晶(jing)(jing)粒長大速度(du),提高(gao)了(le)韌性和可焊性;鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)相(xiang)的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)提高(gao)了(le)奧氏體(ti)鋼的(de)(de)(de)屈(qu)服強(qiang)度(du),耐(nai)應力(li)腐蝕(shi)、晶(jing)(jing)間腐蝕(shi)和孔蝕(shi)性能也顯著(zhu)提高(gao)。雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)屈(qu)服強(qiang)度(du)約為18-8型(xing)奧氏體(ti)鋼的(de)(de)(de)2~3倍,抗拉(la)強(qiang)度(du)與奧氏體(ti)鋼相(xiang)當,斷裂伸長率較低(di)(di)(di)。由(you)于雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)(zhong)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)含量較多,雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼仍(reng)保留有(you)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)鋼的(de)(de)(de)脆性問題。隨鋼中(zhong)(zhong)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)相(xiang)比例增(zeng)(zeng)大,鋼的(de)(de)(de)韌性降低(di)(di)(di),脆性傾(qing)向增(zeng)(zeng)大。但由(you)于奧氏體(ti)相(xiang)的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai),雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)脆性傾(qing)向明顯比鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)鋼要(yao)低(di)(di)(di)。
雙相不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)連續使用(yong)的(de)溫(wen)度范(fan)圍為(wei)-50℃~250℃,一般不(bu)(bu)(bu)(bu)宜在(zai)300℃以上使用(yong)。雙相不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)一般含鉻(ge)18%~28%,鎳的(de)含量不(bu)(bu)(bu)(bu)超過8%,往往加(jia)入(ru)鉬(mu)、銅、鈦、鈮(ni)等(deng)元素(su)提(ti)高(gao)(gao)耐蝕性(xing)。由(you)于(yu)鎳含量低(di),價(jia)格并不(bu)(bu)(bu)(bu)比奧氏體(ti)鋼(gang)(gang)更(geng)高(gao)(gao)。雙相不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)具(ju)有優良的(de)冷、熱加(jia)工性(xing)能(neng)和焊(han)(han)接(jie)性(xing)能(neng),焊(han)(han)接(jie)后熱裂的(de)傾(qing)向(xiang)比奧氏體(ti)鋼(gang)(gang)低(di),脆化傾(qing)向(xiang)比鐵(tie)素(su)體(ti)鋼(gang)(gang)低(di)。但焊(han)(han)接(jie)會導致(zhi)焊(han)(han)縫區域(yu)鐵(tie)素(su)體(ti)含量增多以及晶間腐蝕敏感性(xing)增大,為(wei)了保證焊(han)(han)縫性(xing)能(neng),雙相不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)(han)接(jie)應采用(yong)特定鋼(gang)(gang)種推薦(jian)的(de)專(zhuan)用(yong)焊(han)(han)接(jie)材料(liao)和焊(han)(han)接(jie)規(gui)范(fan),焊(han)(han)后焊(han)(han)縫組織中應含有50%左右的(de)奧氏體(ti)相。為(wei)了避免脆性(xing)相析出,高(gao)(gao)鉻(ge)鉬(mu)雙相不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)熱處理及熱加(jia)上溫(wen)度不(bu)(bu)(bu)(bu)能(neng)低(di)于(yu)950℃,低(di)鉻(ge)鉬(mu)鋼(gang)(gang)不(bu)(bu)(bu)(bu)能(neng)低(di)于(yu)900℃。
雙相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)在通常的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)介質(zhi)(zhi)中都能(neng)(neng)鈍化,所以具有(you)很好的(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng)(neng),以18-5型(xing)雙相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)為(wei)例,它耐(nai)硫酸(suan)(suan)、鹽酸(suan)(suan)、甲(jia)酸(suan)(suan)、磷酸(suan)(suan)、草(cao)酸(suan)(suan)腐(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng)(neng)均優于(yu)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)316L型(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang),僅是耐(nai)硝酸(suan)(suan)腐(fu)蝕(shi)(shi)性稍差(cha),Cr21 和(he)Cr25型(xing)雙相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)在各種介質(zhi)(zhi)中的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性都超過316L鋼(gang)。雙相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)突出優點是耐(nai)應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)破(po)裂(lie),其主(zhu)要原因(yin)是:由于(yu)兩相組織存在,應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)裂(lie)紋在穿過相界時頻繁(fan)受阻(zu),擴展困難(nan);雙相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)屈(qu)服(fu)強(qiang)度較高(gao),在相同外加壓力(li)下不(bu)(bu)易發(fa)生滑移(yi)變(bian)形,裂(lie)紋難(nan)于(yu)形成;鐵素體(ti)(ti)相對(dui)于(yu)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)是陽極,對(dui)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相可起到一定的(de)(de)(de)(de)陰(yin)極保(bao)護作用。即便(bian)在多(duo)硫酸(suan)(suan)和(he)高(gao)溫水(shui)中,雙相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)也(ye)有(you)很強(qiang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)破(po)裂(lie)能(neng)(neng)力(li)。
雙相(xiang)不銹(xiu)鋼通常分為四類(lei):
1. 低(di)合(he)金型雙相不(bu)銹(xiu)鋼:這類鋼的(de)合(he)金成分(fen)以鉻、鎳為主,且(qie)含量偏低(di)。點蝕(shi)當量指數PRF不(bu)大于25。
2. 中合(he)金型(xing)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼:與低合(he)金型(xing)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼相(xiang)比(bi),加入了鉬(mu)或銅。點蝕當量指數(shu) PRE在(zai)25~35之間。
3. 高合(he)金(jin)型雙相不(bu)銹鋼:這類鋼有較高含量的鉻、鎳(nie)及鉬、銅等(deng)合(he)金(jin)元素(su),點蝕當(dang)量指數PRE在(zai)35~40之(zhi)間。
4. 超級雙(shuang)相不銹鋼(gang):這類鋼(gang)除含有(you)較高量的鉻(ge)、鎳、鉬(mu)、氨(an)合金元素(su)(su)外,有(you)的還(huan)加入鎢、銅元素(su)(su)。點蝕(shi)當量指數PRE大于40。