雙相不銹鋼(Duplex Stainless Steel,DSS),指鐵素體與奧氏體各約占50%,一般較少相的含量最少也需要達到30%的不銹鋼。雙相不銹鋼從20世紀40年代在美國誕生以來,已經發展到第三代。它的主要特點是:屈服強度可達400~550MPa,是普通不銹鋼的2倍,因此可以節約用材,降低設備制造成本。在抗腐蝕方面,特別是介質環境比較惡劣(如海水,氯離子含量較高)的條件下,雙相不銹鋼的抗點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕及腐蝕疲勞性能明顯優于普通的奧氏體不銹鋼,可以與高合金奧氏體不銹鋼媲美。
雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)在C含(han)量(liang)(liang)較低的(de)(de)情況下,Cr含(han)量(liang)(liang)在18%~28%,Ni含(han)量(liang)(liang)在3%~10%。有(you)(you)(you)(you)些鋼(gang)還(huan)含(han)有(you)(you)(you)(you)Mo、Cu、Nb、Ti、N等(deng)合金元素。該(gai)類(lei)鋼(gang)兼(jian)有(you)(you)(you)(you)奧氏(shi)體(ti)和(he)鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)特(te)點(dian),與鐵(tie)素體(ti)相比,塑性(xing)(xing)(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)(xing)(xing)更高(gao)(gao),無(wu)室溫脆性(xing)(xing)(xing)(xing),耐晶間腐(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)和(he)焊接性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)均顯著提高(gao)(gao),同時(shi)還(huan)保持有(you)(you)(you)(you)鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)475℃脆性(xing)(xing)(xing)(xing)以及(ji)熱導率高(gao)(gao),具有(you)(you)(you)(you)超(chao)塑性(xing)(xing)(xing)(xing)等(deng)特(te)點(dian)。與奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)相比,強度高(gao)(gao)且耐晶間腐(fu)蝕和(he)耐氯化物應力腐(fu)蝕有(you)(you)(you)(you)明顯提高(gao)(gao)。雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)具有(you)(you)(you)(you)優良的(de)(de)耐孔蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),也是一種(zhong)節鎳不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。
奧(ao)氏體(ti)(ti)+鐵素體(ti)(ti)(雙相(xiang)(xiang))不(bu)銹鋼(gang)是指基體(ti)(ti)兼(jian)有奧(ao)氏體(ti)(ti)和鐵素體(ti)(ti)兩相(xiang)(xiang)組織(zhi)并兼(jian)備兩者的特征(zheng),一(yi)般(ban)它(ta)比奧(ao)氏體(ti)(ti)系列不(bu)銹鋼(gang)強度高(gao)(gao),耐腐蝕(shi)性能也更優(you)越。但是由于高(gao)(gao)溫(wen)而脆化,所以一(yi)般(ban)要(yao)求在大約300℃以下用。在常溫(wen)下顯(xian)示出(chu)磁(ci)性,可通過(guo)冷加工使其(qi)強化的不(bu)銹鋼(gang)。
成分中高Cr高N,常溫下具有奧氏體和鐵素體混合相,代表鋼種是 022Cr23Ni4MoCuN(2304)、022Cr23Ni5Mo3N(2205)、022Cr25Ni7Mo4N(2507)。
主(zhu)要特點(dian)是:在(zai)高溫下基本(ben)為鐵素體(ti)(ti)組(zu)(zu)織,在(zai)冷卻至室(shi)溫時具有(you)30%~50%鐵素體(ti)(ti)+奧氏體(ti)(ti)雙相組(zu)(zu)織。屈(qu)服強(qiang)度高、超(chao)強(qiang)的耐點(dian)蝕(shi)(shi)、耐應(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)能(neng)力(li),易(yi)于(yu)成形和焊接。
由于(yu)雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)具有(you)兩相(xiang)組織的特點(dian),通(tong)過正(zheng)確控制化學成分和(he)熱處(chu)理(li)工(gong)藝,使雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)兼有(you)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的優(you)點(dian)。它將奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)所具有(you)的優(you)良韌性(xing)和(he)焊(han)接性(xing)與鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)所具有(you)的較高強度和(he)耐氯化物應(ying)力腐蝕(shi)性(xing)能(neng)結合在(zai)一起,正(zheng)是這些(xie)優(you)越的性(xing)能(neng)使雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)作(zuo)為可(ke)焊(han)接的結構材料而迅速發展,20世(shi)紀(ji)80年代(dai)以來(lai),雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)已成為和(he)馬氏體(ti)型、奧(ao)氏體(ti)型和(he)鐵(tie)素(su)體(ti)型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)并列的一個鋼(gang)(gang)類。
雙(shuang)相不銹鋼有以(yi)下性能特(te)點(dian):
①. 含鉬(mu)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在低(di)應力(li)下(xia)有良好(hao)的耐氯(lv)化物應力(li)腐蝕性能。一般18-8型奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在60℃以上中性氯(lv)化物溶液中容易發生應力(li)腐蝕斷裂,在微量氯(lv)化物及硫化氫工業介質中用這類不(bu)銹(xiu)鋼(gang)制(zhi)造的熱交換(huan)器、蒸(zheng)發器等設備都存在著產生應力(li)腐蝕斷裂的傾向,而雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)卻有良好(hao)的抵抗能力(li)。
②. 含(han)鉬(mu)雙相(xiang)不銹鋼(gang)有(you)良好的(de)耐孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能。在(zai)具有(you)相(xiang)同的(de)孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)抗力當(dang)量值(PRE=[Cr]+3.3[Mo]+16[N])時,雙相(xiang)不銹鋼(gang)與(yu)奧(ao)氏體不銹鋼(gang)的(de)臨界孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)電位(wei)相(xiang)仿。雙相(xiang)不銹鋼(gang)與(yu)奧(ao)氏體不銹鋼(gang)耐孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能與(yu)AISI316L相(xiang)當(dang)。含(han)25%Cr,尤其是含(han)氮的(de)高鉻(ge)雙相(xiang)不銹鋼(gang)的(de)耐孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)和縫隙腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能超過了AISI 316L。
③. 具(ju)有良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。在某些腐蝕介質的條件下,適用于制作泵、閥(fa)等動(dong)力設(she)備(bei)。
④. 綜(zong)合(he)力學性(xing)能好(hao)。有較高的強(qiang)度(du)(du)和疲(pi)勞強(qiang)度(du)(du),屈服強(qiang)度(du)(du)是18-8型(xing)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼的2倍(bei)。固溶態的延伸率達到25%,韌性(xing)值Ak(V形(xing)槽口)在100J以上。
⑤. 可(ke)焊(han)(han)性(xing)良(liang)好(hao),熱裂傾向(xiang)小,一般(ban)焊(han)(han)前(qian)不(bu)需預熱,焊(han)(han)后不(bu)需熱處理,可(ke)與18-8型奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)或碳鋼(gang)等異種(zhong)焊(han)(han)接。
⑥. 含(han)低鉻(18%Cr)的雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼熱加(jia)工溫度范圍比18-8型奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼寬,抗(kang)力小,可不(bu)經過(guo)鍛造(zao),直接軋(ya)制開坯生(sheng)產(chan)鋼板(ban)。含(han)高鉻(25%Cr)的雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼熱加(jia)工比奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼略顯(xian)困(kun)難,可以生(sheng)產(chan)板(ban)、管和絲等產(chan)品。
⑦. 冷加(jia)工(gong)時比18-8型奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼加(jia)工(gong)硬化(hua)效應(ying)大,在管、板承(cheng)受變(bian)形初(chu)期,需施加(jia)較大應(ying)力(li)才能變(bian)形。
⑧. 與奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)相比,熱(re)導(dao)率(lv)大,線膨(peng)脹(zhang)系數小,適(shi)合用做設備的襯里和生產復合板。也適(shi)合制(zhi)作(zuo)熱(re)交換(huan)器的管(guan)芯,換(huan)熱(re)效(xiao)率(lv)比奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)高。
⑨. 仍(reng)有高(gao)鉻(ge)鐵素體不(bu)銹鋼(gang)的各(ge)種脆性(xing)傾(qing)向,不(bu)宜用在高(gao)于300℃的工作(zuo)條(tiao)件。雙相不(bu)銹鋼(gang)中鉻(ge)含量愈低,σ等脆性(xing)相的危害(hai)性(xing)也愈小。
雙相不銹鋼(gang)具(ju)有良好的焊接性能,與鐵素(su)(su)體(ti)不銹鋼(gang)及奧氏體(ti)不銹鋼(gang)相比(bi),它既不像(xiang)鐵素(su)(su)體(ti)不銹鋼(gang)的焊接熱影響區,由(you)于(yu)晶粒(li)嚴重粗化而使塑韌(ren)性大幅降低;也不像(xiang)奧氏體(ti)不銹鋼(gang)那樣,對焊接熱裂紋比(bi)較(jiao)敏感(gan)。
雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼由于(yu)(yu)(yu)其特殊的優點(dian),廣(guang)泛應(ying)用于(yu)(yu)(yu)石油化工設(she)備(bei)、海水與廢水處理設(she)備(bei)、輸油輸氣(qi)管線、造紙機械等(deng)工業領(ling)域,近年來(lai)也被研究用于(yu)(yu)(yu)橋(qiao)梁承重(zhong)結構(gou)領(ling)域,具有很好的發(fa)展前景。
我國標準(zhun)GB/T 20878-2007《不銹(xiu)鋼(gang)和耐熱(re)鋼(gang) 牌(pai)號(hao)及化(hua)學成分》中(zhong)加入了許多雙相不銹(xiu)鋼(gang)牌(pai)號(hao)。如 14Cr18Ni11Si4AlTi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。更多的(de)牌(pai)號(hao)詳(xiang)見標準(zhun)。
另外,著(zhu)名的(de)(de)2205 雙相(xiang)不銹(xiu)鋼相(xiang)當(dang)于(yu)我(wo)國(guo)的(de)(de)022Cr23Ni5Mo3N。
雙(shuang)相不銹鋼可用于煉(lian)油、化肥、造紙、石油、化工等領域中耐海(hai)水、耐高溫、耐濃硝酸等的熱交換器和冷(leng)淋器及器件。
雙相不(bu)銹(xiu)鋼(DSS)的主要代(dai)(dai)表(biao)(biao)牌號一般可(ke)分為四類:低(di)合(he)金型,代(dai)(dai)表(biao)(biao)牌號022Cr23Ni4MoCuN(2304);中合(he)金型,代(dai)(dai)表(biao)(biao)牌號022Cr23Ni5Mo3N(2205);高合(he)金型,代(dai)(dai)表(biao)(biao)牌號03Cr25Ni6Mo3Cu2N(225);超級雙相不(bu)銹(xiu)鋼型,標(biao)準牌號022Cr25Ni7Mo4N(2507)。
低合金型(xing) 022Cr23Ni4MoCuN(2304)不含鉬,在耐應力腐蝕(shi)方面可(ke)代替06Cr19Ni10(304)或06Cr17Ni12Mo2(316)使用。
中合金型(xing) 022Cr23Ni5Mo3N(2204)的耐蝕(shi)性能(neng)介于022Cr17Ni12Mo2(316L)和6%Mo+N奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼之間。
高合金型一(yi)般含(han)25%Cr,還含(han)有(you)鉬和(he)氮,有(you)的還含(han)銅(tong)和(he)鎢(wu),這類鋼的耐蝕性(xing)能高于22%Cr的雙(shuang)相不銹鋼。
超級雙相(xiang)不銹鋼型為含高鉬和氮,有的也含鎢和銅,也適用于苛刻的介質條件,具有良好的耐腐蝕與力學綜合性能,可與超級奧氏體不銹鋼相媲美。