1. 雙相不銹鋼的化(hua)學成(cheng)分(fen)與相比例(li)


   雙相不銹(xiu)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. 固溶處理的溫度對雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)相(xiang)比例的影(ying)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(li)腐(fu)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(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)中的(de)(de)σ相(xiang)(xiang)(xiang)是(shi)從鐵素體相(xiang)(xiang)(xiang)中形成(cheng)的(de)(de)。它使鋼(gang)(gang)變脆(cui),降(jiang)低了(le)鋼(gang)(gang)的(de)(de)延展性(xing)和耐沖擊韌度(du),使鋼(gang)(gang)材(cai)加(jia)工過(guo)程易(yi)產生(sheng)各種缺陷。不同(tong)的(de)(de)鋼(gang)(gang)材(cai),形成(cheng)σ相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)溫度(du)也有差異。隨(sui)著(zhu)σ相(xiang)(xiang)(xiang)數量的(de)(de)增加(jia),鋼(gang)(gang)材(cai)耐蝕性(xing)將明顯下降(jiang)。



4. 475℃脆性(xing)


   雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)是由奧(ao)氏體和鐵素(su)(su)體兩相(xiang)組成的,其中鐵素(su)(su)體所占體積比(bi)例很大(da)(da),鐵素(su)(su)體型不銹(xiu)鋼(gang)(gang)所具有的特(te)征在(zai)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中也能(neng)表現出來。475℃脆(cui)(cui)性(xing)(xing)同樣也發生(sheng)在(zai)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的鐵素(su)(su)體相(xiang)內。475℃脆(cui)(cui)性(xing)(xing)提(ti)高了鋼(gang)(gang)材硬度,但卻大(da)(da)大(da)(da)降低(di)了其沖(chong)擊韌度值(zhi)。有時(shi)為了使雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)兼有耐磨性(xing)(xing)時(shi),也可利用475℃時(shi)效來達到提(ti)高其耐磨性(xing)(xing)的目(mu)的。除此,在(zai)使用雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)結構中應盡量避免在(zai)此溫度長期工作。當(dang)然可以通過重新(xin)固溶處(chu)理來消除475℃脆(cui)(cui)性(xing)(xing)。



5. 合(he)金元素(su)氮、碳對雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)耐應力(li)


   在(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中碳和氮(dan)(dan)(dan)是(shi)(shi)(shi)強(qiang)烈的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)形(xing)成元(yuan)素,它(ta)們對鋼的(de)(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕是(shi)(shi)(shi)不(bu)利(li)的(de)(de)(de)(de),所以在(zai)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中要(yao)控制w(C)≤0.03%。而氮(dan)(dan)(dan)卻有獨(du)特之處:在(zai)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭熱影響區快速冷卻時(shi)(shi)(shi),氮(dan)(dan)(dan)能促進(jin)高溫(wen)下形(xing)成的(de)(de)(de)(de)鐵素體(ti)(ti)逆轉得到(dao)足夠的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)數量,以維持必(bi)要(yao)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)平衡來(lai)提(ti)高焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭耐蝕性,這是(shi)(shi)(shi)其他合(he)金元(yuan)素無法替代的(de)(de)(de)(de),所以說利(li)用和控制雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中氮(dan)(dan)(dan)含(han)量是(shi)(shi)(shi)一(yi)個極為(wei)(wei)(wei)重要(yao)的(de)(de)(de)(de)因素。含(han)有φ(N)0.11%的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕破裂(lie)敏感性指數為(wei)(wei)(wei)最小(見(jian)圖4-3);氮(dan)(dan)(dan)含(han)量對022Cr19Ni5Mo3Si2N雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)鋼應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕破裂(lie)時(shi)(shi)(shi)間的(de)(de)(de)(de)影響規律如圖4-4所示,從圖中可以看到(dao),氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)體(ti)(ti)積(ji)分數接(jie)(jie)近(jin)0.11%的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕破裂(lie)時(shi)(shi)(shi)間最長(chang)。當(dang)氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)體(ti)(ti)積(ji)分數為(wei)(wei)(wei)0.11%時(shi)(shi)(shi),雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)體(ti)(ti)積(ji)分數為(wei)(wei)(wei)71%(見(jian)圖4-5),而一(yi)般(ban)認為(wei)(wei)(wei)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼耐應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)最適宜的(de)(de)(de)(de)體(ti)(ti)積(ji)分數為(wei)(wei)(wei)50%~60%。


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   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。




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