1. 雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)化(hua)學成分(fen)與相(xiang)比例
雙相不(bu)銹鋼按鉻的含量不同,可分成Cr18型、Cr21型和Cr25型三類,幾種常用的國內外雙相不銹(xiu)鋼牌號和化學成分見表4-20。這三類雙相不銹鋼的相比例(體積分數,%)大致為:鐵素體相為40~60,奧氏體相為60~40。這個相比例為雙相不銹鋼的理想比例,對提高耐應力腐蝕能力極為有利。
2. 固溶處理的(de)溫度對雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼相(xiang)(xiang)比例的(de)影響
雙相不銹鋼相比例一方面取決于鋼材的化學成分,同時也與鋼材供貨狀態的固溶處理溫度有關。同一牌號的雙相不銹鋼,其固溶處理溫度不同,所獲得相比例差異很大,它直接影響到鋼材的耐應(ying)力腐蝕性能。例如,雙相不銹鋼022Cr19Ni5Mo3Si2N鋼板,取其試樣分別在850、900、980、1100、1200及1250℃進行固溶處理,采用磁性法測量出不同溫度處理后的鐵素體含量,然后分別放在100℃質量分數為40%的CaCl2溶液中進行U形彎曲試樣的應力腐蝕對比試驗。試驗結果表明該鋼以980℃固溶處理的溫度為最佳。在此溫度下固溶處理后鐵素體的體積分數為57%,試驗時間超過5000h后才產生應力腐蝕;1250℃的固溶處理后的試樣,只經過10多個小時就發生了應力腐蝕,試樣鐵素體的體積分數高達97%。可見同一化學成分的同一牌號鋼材經過不同溫度的固溶處理,可獲得相比例差異極大的組織。鋼材中鐵素體含量過高,造成粗大鐵素體的數量多,鋼材耐應力腐蝕的能力將大大降低。
3. σ相及其不良影響
雙相不銹鋼(gang)中(zhong)的(de)σ相是(shi)從鐵(tie)素(su)體(ti)相中(zhong)形成(cheng)的(de)。它(ta)使(shi)鋼(gang)變脆(cui),降低了鋼(gang)的(de)延展性和(he)耐(nai)沖擊(ji)韌度(du),使(shi)鋼(gang)材(cai)(cai)加(jia)工過程易(yi)產生各種缺(que)陷。不同的(de)鋼(gang)材(cai)(cai),形成(cheng)σ相的(de)溫度(du)也有差(cha)異。隨著σ相數量的(de)增加(jia),鋼(gang)材(cai)(cai)耐(nai)蝕性將明顯下(xia)降。
4. 475℃脆性
雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)是(shi)由奧氏體和(he)鐵素體兩(liang)相(xiang)組成的,其中(zhong)鐵素體所占體積(ji)比(bi)例很大(da),鐵素體型不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)所具有的特征(zheng)在(zai)雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)也能(neng)表(biao)現出來。475℃脆性同樣也發(fa)生在(zai)雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的鐵素體相(xiang)內。475℃脆性提(ti)高了鋼(gang)材(cai)硬度,但(dan)卻大(da)大(da)降低(di)了其沖擊韌(ren)度值。有時(shi)為了使雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)兼(jian)有耐磨性時(shi),也可(ke)利用(yong)475℃時(shi)效來達(da)到提(ti)高其耐磨性的目的。除此,在(zai)使用(yong)雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)結構中(zhong)應盡量(liang)避免在(zai)此溫(wen)度長期工作。當然可(ke)以(yi)通過重新(xin)固溶處理來消除475℃脆性。
5. 合金元素氮(dan)、碳對雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)耐應力
在奧(ao)(ao)氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)碳和氮是強烈的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏體形(xing)成元(yuan)素(su),它們對(dui)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)是不(bu)利的(de)(de)(de),所(suo)以(yi)(yi)在雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)要控(kong)制(zhi)w(C)≤0.03%。而氮卻有獨特之(zhi)處:在焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭熱(re)影(ying)響區快速冷卻時,氮能(neng)促(cu)進高溫下形(xing)成的(de)(de)(de)鐵素(su)體逆轉得到(dao)足夠的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏體數(shu)(shu)量,以(yi)(yi)維(wei)持必要的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平衡來提(ti)高焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭耐(nai)蝕(shi)性(xing),這(zhe)是其(qi)他合金元(yuan)素(su)無法替代的(de)(de)(de),所(suo)以(yi)(yi)說利用和控(kong)制(zhi)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)氮含(han)量是一(yi)(yi)個(ge)極為(wei)重要的(de)(de)(de)因素(su)。含(han)有φ(N)0.11%的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)破裂敏感(gan)性(xing)指數(shu)(shu)為(wei)最(zui)(zui)小(見(jian)圖4-3);氮含(han)量對(dui)022Cr19Ni5Mo3Si2N雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)破裂時間的(de)(de)(de)影(ying)響規(gui)律如圖4-4所(suo)示,從(cong)圖中(zhong)(zhong)可以(yi)(yi)看到(dao),氮的(de)(de)(de)體積(ji)分數(shu)(shu)接(jie)(jie)近0.11%的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)破裂時間最(zui)(zui)長。當氮的(de)(de)(de)體積(ji)分數(shu)(shu)為(wei)0.11%時,雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏體體積(ji)分數(shu)(shu)為(wei)71%(見(jian)圖4-5),而一(yi)(yi)般認(ren)為(wei)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)耐(nai)應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)最(zui)(zui)適宜的(de)(de)(de)體積(ji)分數(shu)(shu)為(wei)50%~60%。
其他合金元素對鋼在不同介質中耐應力腐蝕能力的影響較為復雜,如鉬和銅對鋼在MgCl2溶液中抗應力腐蝕不利,而對其在高溫水中的耐應力腐蝕能力則有利;硅使鋼材在MgCl2、CaCl2溶液中有較好的耐應力腐蝕性能,而在高溫水中則不耐應力腐蝕。