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(xiu)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)在(zai)C含量(liang)較(jiao)低的(de)(de)情況下,Cr含量(liang)在(zai)18%~28%,Ni含量(liang)在(zai)3%~10%。有些(xie)鋼(gang)還含有Mo、Cu、Nb、Ti、N等(deng)合金(jin)元素(su)。該類鋼(gang)兼有奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)和(he)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)特點(dian),與鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)比,塑性(xing)(xing)、韌(ren)性(xing)(xing)更高(gao)(gao),無室溫脆性(xing)(xing),耐(nai)晶(jing)間腐(fu)蝕性(xing)(xing)能(neng)和(he)焊接性(xing)(xing)能(neng)均顯著提高(gao)(gao),同(tong)時還保(bao)持有鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)475℃脆性(xing)(xing)以及熱導率高(gao)(gao),具(ju)有超(chao)塑性(xing)(xing)等(deng)特點(dian)。與奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)相(xiang)比,強度高(gao)(gao)且耐(nai)晶(jing)間腐(fu)蝕和(he)耐(nai)氯化物(wu)應力(li)腐(fu)蝕有明顯提高(gao)(gao)。雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)具(ju)有優良的(de)(de)耐(nai)孔蝕性(xing)(xing)能(neng),也是一種(zhong)節鎳不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。


  奧(ao)氏體(ti)+鐵(tie)素體(ti)(雙相)不(bu)銹鋼是指基體(ti)兼有奧(ao)氏體(ti)和鐵(tie)素體(ti)兩(liang)相組織(zhi)并兼備兩(liang)者的特征,一般它比奧(ao)氏體(ti)系列不(bu)銹鋼強度高,耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)(xing)能也更優越。但是由(you)于高溫而脆化,所以一般要求在大約300℃以下用。在常溫下顯示出磁性(xing)(xing),可(ke)通過冷加工使(shi)其強化的不(bu)銹鋼。


  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(te)點(dian)是:在高溫下基(ji)本(ben)為鐵素體(ti)組織(zhi),在冷卻至室溫時具(ju)有30%~50%鐵素體(ti)+奧(ao)氏體(ti)雙相組織(zhi)。屈服強度高、超(chao)強的耐點(dian)蝕(shi)、耐應力(li)(li)腐蝕(shi)能力(li)(li),易于成形和(he)焊接。


  由于雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼具(ju)有(you)兩(liang)相(xiang)組織的(de)特點,通過正(zheng)確控制化學成(cheng)分和(he)(he)熱處理工(gong)藝,使雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼兼有(you)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼和(he)(he)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)優點。它將奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼所具(ju)有(you)的(de)優良韌性和(he)(he)焊接(jie)性與鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼所具(ju)有(you)的(de)較高(gao)強度(du)和(he)(he)耐氯(lv)化物應力腐蝕性能結(jie)(jie)合在一起,正(zheng)是(shi)這些(xie)優越的(de)性能使雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼作為可焊接(jie)的(de)結(jie)(jie)構材料而迅速(su)發展,20世紀(ji)80年代(dai)以來,雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼已成(cheng)為和(he)(he)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)型、奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)型和(he)(he)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)型不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼并列的(de)一個鋼類。


 雙相不銹鋼有以下性能特點:


  ①. 含(han)鉬雙相不(bu)銹鋼在低(di)應力(li)(li)下有良(liang)好的(de)耐氯化(hua)物應力(li)(li)腐蝕性(xing)能。一般(ban)18-8型奧氏體不(bu)銹鋼在60℃以上(shang)中(zhong)性(xing)氯化(hua)物溶液中(zhong)容易發(fa)生(sheng)應力(li)(li)腐蝕斷(duan)裂(lie),在微量氯化(hua)物及(ji)硫化(hua)氫工業介質中(zhong)用這類不(bu)銹鋼制造的(de)熱交換(huan)器、蒸發(fa)器等設備都存在著產(chan)生(sheng)應力(li)(li)腐蝕斷(duan)裂(lie)的(de)傾向,而雙相不(bu)銹鋼卻有良(liang)好的(de)抵(di)抗能力(li)(li)。


  ②. 含(han)鉬雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)有良好的(de)耐孔(kong)(kong)蝕性(xing)能(neng)(neng)。在具有相(xiang)(xiang)同的(de)孔(kong)(kong)蝕抗力當(dang)量值(PRE=[Cr]+3.3[Mo]+16[N])時(shi),雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)與(yu)(yu)奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)臨界孔(kong)(kong)蝕電位(wei)相(xiang)(xiang)仿。雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)與(yu)(yu)奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)耐孔(kong)(kong)蝕性(xing)能(neng)(neng)與(yu)(yu)AISI316L相(xiang)(xiang)當(dang)。含(han)25%Cr,尤其(qi)是(shi)含(han)氮的(de)高(gao)鉻雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)耐孔(kong)(kong)蝕和縫隙腐蝕性(xing)能(neng)(neng)超過了AISI 316L。


  ③. 具有良好的耐(nai)腐蝕(shi)疲(pi)勞和磨損腐蝕(shi)性能。在某些腐蝕(shi)介質的條件下,適(shi)用于制(zhi)作泵、閥等動(dong)力設備(bei)。


  ④. 綜(zong)合力學性能好。有較(jiao)高的強(qiang)度和疲勞(lao)強(qiang)度,屈(qu)服強(qiang)度是18-8型奧氏體不銹鋼的2倍。固溶態的延伸(shen)率達到25%,韌性值Ak(V形槽口)在100J以上。


  ⑤. 可焊性良(liang)好,熱(re)裂傾向小,一般焊前(qian)不需(xu)預(yu)熱(re),焊后不需(xu)熱(re)處理,可與(yu)18-8型奧(ao)氏體不銹鋼(gang)或碳鋼(gang)等異種(zhong)焊接。


  ⑥. 含低鉻(18%Cr)的雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)熱(re)加工溫(wen)度范圍(wei)比18-8型奧氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)寬,抗力小,可不(bu)經過鍛(duan)造,直接(jie)軋(ya)制開坯生產(chan)鋼(gang)(gang)板(ban)(ban)。含高鉻(25%Cr)的雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)熱(re)加工比奧氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)略顯困難,可以(yi)生產(chan)板(ban)(ban)、管和絲等產(chan)品。


  ⑦. 冷加工時比18-8型(xing)奧氏體不銹鋼加工硬化效(xiao)應大,在管、板承(cheng)受變形初(chu)期,需施加較大應力才能變形。


  ⑧. 與奧氏(shi)體(ti)不銹鋼相比,熱導(dao)率大,線膨脹系數(shu)小,適(shi)(shi)合(he)(he)用(yong)做設(she)備的(de)襯里和生產(chan)復(fu)合(he)(he)板。也適(shi)(shi)合(he)(he)制作熱交換(huan)(huan)器的(de)管芯(xin),換(huan)(huan)熱效率比奧氏(shi)體(ti)不銹鋼高(gao)。


  ⑨. 仍(reng)有(you)高鉻鐵素體不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)各(ge)種脆性傾向,不(bu)(bu)宜用在高于300℃的(de)工作條件。雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)中(zhong)鉻含量愈低,σ等脆性相(xiang)的(de)危害性也愈小。


 雙相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)具有良好的焊(han)接(jie)性(xing)能,與鐵素(su)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)及奧氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)相比(bi),它既不(bu)(bu)(bu)像(xiang)鐵素(su)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的焊(han)接(jie)熱影(ying)響(xiang)區,由于晶粒嚴重粗化而使(shi)塑韌性(xing)大幅降低;也不(bu)(bu)(bu)像(xiang)奧氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)那樣,對(dui)焊(han)接(jie)熱裂紋比(bi)較敏感。


 雙相(xiang)不銹鋼由于(yu)其特殊的(de)優點,廣泛應用(yong)(yong)于(yu)石油(you)化工(gong)設備、海水與(yu)廢水處理設備、輸油(you)輸氣管線、造紙機械(xie)等(deng)工(gong)業領(ling)域(yu),近年來也被研究(jiu)用(yong)(yong)于(yu)橋梁(liang)承重結(jie)構領(ling)域(yu),具(ju)有很好的(de)發展(zhan)前景。


 我國(guo)標準(zhun)GB/T 20878-2007《不(bu)銹鋼和(he)耐(nai)熱鋼 牌號(hao)(hao)及(ji)化學成分》中加(jia)入(ru)了許(xu)多(duo)雙相不(bu)銹鋼牌號(hao)(hao)。如 14Cr18Ni11Si4AlTi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。更多(duo)的牌號(hao)(hao)詳見標準(zhun)。


 另外,著(zhu)名的2205 雙相不銹鋼相當于(yu)我國的022Cr23Ni5Mo3N。


  雙相不銹鋼可用于煉油、化(hua)肥、造紙、石油、化(hua)工(gong)等領域(yu)中耐海水、耐高溫(wen)、耐濃(nong)硝酸等的(de)熱交換(huan)器(qi)和冷(leng)淋器(qi)及(ji)器(qi)件。


 雙相不銹(xiu)鋼(DSS)的主要(yao)代(dai)(dai)表牌號(hao)(hao)一般可分為四類:低合(he)金(jin)型,代(dai)(dai)表牌號(hao)(hao)022Cr23Ni4MoCuN(2304);中合(he)金(jin)型,代(dai)(dai)表牌號(hao)(hao)022Cr23Ni5Mo3N(2205);高合(he)金(jin)型,代(dai)(dai)表牌號(hao)(hao)03Cr25Ni6Mo3Cu2N(225);超級雙相不銹(xiu)鋼型,標準牌號(hao)(hao)022Cr25Ni7Mo4N(2507)。


  低合金型 022Cr23Ni4MoCuN(2304)不(bu)含鉬(mu),在耐應力(li)腐蝕方面(mian)可(ke)代替06Cr19Ni10(304)或06Cr17Ni12Mo2(316)使用(yong)。


  中合(he)金(jin)型 022Cr23Ni5Mo3N(2204)的(de)耐蝕性能介于022Cr17Ni12Mo2(316L)和6%Mo+N奧氏體(ti)不銹鋼之間。


  高合金型一般含25%Cr,還含有鉬和(he)氮,有的還含銅和(he)鎢,這類鋼的耐蝕性能高于22%Cr的雙相(xiang)不銹鋼。


 超(chao)級雙相不(bu)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。