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(xiang)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。
雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)在C含量較低的情況下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。有(you)(you)些鋼(gang)(gang)還含有(you)(you)Mo、Cu、Nb、Ti、N等(deng)合金(jin)元素。該(gai)類鋼(gang)(gang)兼有(you)(you)奧氏體和鐵素體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的特(te)點,與鐵素體相(xiang)比(bi),塑性(xing)、韌性(xing)更高(gao),無室溫(wen)脆(cui)性(xing),耐(nai)晶間(jian)腐蝕(shi)性(xing)能和焊接性(xing)能均顯著提高(gao),同時還保持有(you)(you)鐵素體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的475℃脆(cui)性(xing)以及(ji)熱導率高(gao),具有(you)(you)超塑性(xing)等(deng)特(te)點。與奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)相(xiang)比(bi),強度高(gao)且耐(nai)晶間(jian)腐蝕(shi)和耐(nai)氯化(hua)物應(ying)力腐蝕(shi)有(you)(you)明顯提高(gao)。雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)具有(you)(you)優良(liang)的耐(nai)孔(kong)蝕(shi)性(xing)能,也是一種節鎳不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。
奧氏體(ti)(ti)(ti)+鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(雙(shuang)相)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)是指基體(ti)(ti)(ti)兼有奧氏體(ti)(ti)(ti)和鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)兩相組織并兼備兩者的特征,一(yi)般它比奧氏體(ti)(ti)(ti)系(xi)列不(bu)銹(xiu)鋼(gang)強(qiang)度高(gao),耐(nai)腐蝕性能也更優越。但是由(you)于高(gao)溫(wen)(wen)而脆化,所以(yi)(yi)一(yi)般要求在大約300℃以(yi)(yi)下用。在常溫(wen)(wen)下顯(xian)示(shi)出(chu)磁(ci)性,可通過(guo)冷加工使其強(qiang)化的不(bu)銹(xiu)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)。
主要特點是:在高(gao)溫下基本為鐵素體(ti)組織(zhi),在冷卻(que)至(zhi)室溫時具有30%~50%鐵素體(ti)+奧氏體(ti)雙相組織(zhi)。屈服(fu)強度高(gao)、超強的(de)耐(nai)點蝕、耐(nai)應力(li)腐蝕能力(li),易于(yu)成形和焊接(jie)。
由于(yu)雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有(you)兩相組織的(de)(de)(de)特點,通過正確控制化學成分和熱處理(li)工藝,使雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)兼有(you)鐵(tie)(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)優點。它將奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)所具有(you)的(de)(de)(de)優良韌性和焊接性與鐵(tie)(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)所具有(you)的(de)(de)(de)較(jiao)高強度和耐氯化物應(ying)力(li)腐蝕性能結合(he)在一起,正是這(zhe)些(xie)優越的(de)(de)(de)性能使雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)作為(wei)可焊接的(de)(de)(de)結構材料而迅速發展(zhan),20世紀80年代以來,雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)已成為(wei)和馬氏(shi)體型、奧(ao)氏(shi)體型和鐵(tie)(tie)素體型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)并列的(de)(de)(de)一個鋼(gang)類。
雙(shuang)相不銹鋼有(you)以下性能特點:
①. 含鉬雙相不銹鋼在(zai)低應力下有良好的耐(nai)氯(lv)化(hua)物應力腐蝕(shi)性(xing)能(neng)。一般18-8型(xing)奧(ao)氏體不銹鋼在(zai)60℃以上中性(xing)氯(lv)化(hua)物溶液中容易(yi)發(fa)生(sheng)(sheng)應力腐蝕(shi)斷(duan)裂,在(zai)微量氯(lv)化(hua)物及(ji)硫化(hua)氫工業介質(zhi)中用這類不銹鋼制(zhi)造(zao)的熱交換(huan)器、蒸發(fa)器等設(she)備都存在(zai)著產生(sheng)(sheng)應力腐蝕(shi)斷(duan)裂的傾向,而雙相不銹鋼卻有良好的抵抗能(neng)力。
②. 含(han)鉬雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)有(you)良好的耐(nai)孔(kong)蝕(shi)性(xing)能。在具有(you)相(xiang)同的孔(kong)蝕(shi)抗(kang)力(li)當(dang)量值(zhi)(PRE=[Cr]+3.3[Mo]+16[N])時,雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)與奧氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的臨界孔(kong)蝕(shi)電位相(xiang)仿。雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)與奧氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)耐(nai)孔(kong)蝕(shi)性(xing)能與AISI316L相(xiang)當(dang)。含(han)25%Cr,尤其是含(han)氮的高鉻(ge)雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的耐(nai)孔(kong)蝕(shi)和(he)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)性(xing)能超過了AISI 316L。
③. 具(ju)有(you)良好的(de)耐腐蝕(shi)疲勞和磨(mo)損腐蝕(shi)性能。在(zai)某些腐蝕(shi)介(jie)質的(de)條件下,適(shi)用于制作泵、閥等(deng)動力設備。
④. 綜(zong)合力學(xue)性(xing)能好。有較高的(de)(de)強度和疲(pi)勞強度,屈服強度是18-8型奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)2倍。固溶(rong)態的(de)(de)延伸(shen)率達到25%,韌(ren)性(xing)值Ak(V形槽(cao)口)在(zai)100J以上。
⑤. 可(ke)焊(han)(han)性良好,熱裂傾(qing)向小,一般焊(han)(han)前不(bu)需(xu)預熱,焊(han)(han)后(hou)不(bu)需(xu)熱處理,可(ke)與18-8型(xing)奧氏(shi)體不(bu)銹鋼或碳鋼等異種焊(han)(han)接。
⑥. 含低鉻(18%Cr)的雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼熱加工溫度范圍比18-8型奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼寬,抗力小,可不(bu)(bu)經過鍛造,直接(jie)軋制開坯生(sheng)產(chan)鋼板。含高鉻(25%Cr)的雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼熱加工比奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼略(lve)顯困難,可以生(sheng)產(chan)板、管(guan)和(he)絲等產(chan)品。
⑦. 冷(leng)加(jia)工時(shi)比(bi)18-8型奧氏(shi)體不銹鋼加(jia)工硬化效應(ying)大,在管、板承受變形(xing)初期,需施加(jia)較大應(ying)力才能變形(xing)。
⑧. 與奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)相比,熱導率大,線膨脹系數小,適合(he)用做設備的襯里和(he)生(sheng)產復合(he)板。也適合(he)制作熱交換(huan)器的管芯,換(huan)熱效(xiao)率比奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)高。
⑨. 仍有(you)高鉻(ge)鐵素體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的各(ge)種脆性傾向,不(bu)(bu)宜用在高于300℃的工作條(tiao)件。雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中鉻(ge)含量愈(yu)低,σ等脆性相(xiang)的危(wei)害性也(ye)愈(yu)小。
雙相不銹鋼(gang)(gang)(gang)具有良好的焊(han)接(jie)性能,與鐵素體(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)及奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)相比(bi),它(ta)既(ji)不像鐵素體(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)的焊(han)接(jie)熱影響(xiang)區(qu),由于晶粒嚴重粗化而使(shi)塑(su)韌性大幅降低;也不像奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)那(nei)樣,對焊(han)接(jie)熱裂紋(wen)比(bi)較敏感。
雙相不銹鋼由于(yu)(yu)其特殊的優點(dian),廣泛應用于(yu)(yu)石油(you)化工設備、海水(shui)與廢(fei)水(shui)處理設備、輸油(you)輸氣管線、造紙機械等(deng)工業(ye)領域,近(jin)年來也被(bei)研究用于(yu)(yu)橋(qiao)梁承重結構領域,具有(you)很好的發展前景。
我(wo)國(guo)標(biao)準GB/T 20878-2007《不(bu)銹鋼(gang)(gang)和耐熱鋼(gang)(gang) 牌號及化學成分》中加(jia)入了許多(duo)雙相不(bu)銹鋼(gang)(gang)牌號。如(ru) 14Cr18Ni11Si4AlTi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。更多(duo)的牌號詳(xiang)見標(biao)準。
另外,著名的(de)2205 雙相不銹鋼相當于(yu)我(wo)國的(de)022Cr23Ni5Mo3N。
雙相不銹鋼可用于煉油(you)、化(hua)肥、造紙、石油(you)、化(hua)工等(deng)領域中耐海水、耐高溫、耐濃(nong)硝酸(suan)等(deng)的熱(re)交換器和冷淋器及器件。
雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(DSS)的主要(yao)代(dai)表牌號(hao)(hao)(hao)一般可分為四類:低合(he)金(jin)型,代(dai)表牌號(hao)(hao)(hao)022Cr23Ni4MoCuN(2304);中合(he)金(jin)型,代(dai)表牌號(hao)(hao)(hao)022Cr23Ni5Mo3N(2205);高合(he)金(jin)型,代(dai)表牌號(hao)(hao)(hao)03Cr25Ni6Mo3Cu2N(225);超(chao)級雙相(xiang)不銹(xiu)鋼型,標(biao)準(zhun)牌號(hao)(hao)(hao)022Cr25Ni7Mo4N(2507)。
低合金型 022Cr23Ni4MoCuN(2304)不(bu)含鉬(mu),在耐應(ying)力腐(fu)蝕方面可代(dai)替06Cr19Ni10(304)或06Cr17Ni12Mo2(316)使用(yong)。
中合金型 022Cr23Ni5Mo3N(2204)的耐蝕(shi)性能介于022Cr17Ni12Mo2(316L)和6%Mo+N奧氏體不(bu)銹鋼之間。
高合金型一般含(han)25%Cr,還含(han)有(you)鉬和氮,有(you)的還含(han)銅和鎢(wu),這(zhe)類鋼的耐蝕性(xing)能(neng)高于22%Cr的雙相不銹鋼。
超級(ji)雙相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。

