1. 雙(shuang)相不銹鋼的化學成分與相比(bi)例
雙相不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(xiang)不(bu)銹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(du)對雙相(xiang)不銹鋼相(xiang)比(bi)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力腐(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)不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)的σ相(xiang)是從鐵素體相(xiang)中(zhong)形成(cheng)的。它使(shi)鋼(gang)(gang)變脆,降低了鋼(gang)(gang)的延展性(xing)和耐沖擊韌度(du),使(shi)鋼(gang)(gang)材(cai)(cai)加(jia)工過(guo)程易產(chan)生各(ge)種缺陷(xian)。不同(tong)的鋼(gang)(gang)材(cai)(cai),形成(cheng)σ相(xiang)的溫度(du)也(ye)有差異。隨(sui)著σ相(xiang)數量的增加(jia),鋼(gang)(gang)材(cai)(cai)耐蝕性(xing)將明顯(xian)下降。
4. 475℃脆性
雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)是由奧氏(shi)體(ti)和鐵(tie)(tie)素體(ti)兩相組成的,其中鐵(tie)(tie)素體(ti)所(suo)占體(ti)積(ji)比例很(hen)大,鐵(tie)(tie)素體(ti)型不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)所(suo)具有的特征在(zai)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中也能表(biao)現出來。475℃脆性(xing)同樣也發生在(zai)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的鐵(tie)(tie)素體(ti)相內。475℃脆性(xing)提高(gao)(gao)了(le)鋼(gang)(gang)材硬度(du),但卻大大降(jiang)低(di)了(le)其沖擊韌度(du)值(zhi)。有時為了(le)使雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)兼有耐磨(mo)性(xing)時,也可利用475℃時效來達(da)到提高(gao)(gao)其耐磨(mo)性(xing)的目(mu)的。除(chu)此,在(zai)使用雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)結構中應盡量避免(mian)在(zai)此溫(wen)度(du)長期(qi)工作。當然可以通過重新(xin)固溶處理來消除(chu)475℃脆性(xing)。
5. 合(he)金(jin)元素(su)氮、碳對雙相不(bu)銹鋼耐應力
在(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)碳和氮(dan)是強(qiang)烈(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)形成元(yuan)素,它們對鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)是不(bu)(bu)(bu)(bu)利(li)的(de)(de)(de)(de)(de),所以在(zai)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)要控制w(C)≤0.03%。而氮(dan)卻有獨特之處:在(zai)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭熱影(ying)響區快速(su)冷卻時(shi)(shi),氮(dan)能促進(jin)高(gao)(gao)溫下形成的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)逆轉得到(dao)足(zu)夠的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)數(shu)(shu)量,以維(wei)持必要的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)平衡來提高(gao)(gao)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭耐(nai)蝕(shi)性,這是其他(ta)合金元(yuan)素無法替代的(de)(de)(de)(de)(de),所以說利(li)用和控制雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)氮(dan)含量是一個極(ji)為重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)(de)因素。含有φ(N)0.11%的(de)(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)應力(li)腐(fu)蝕(shi)破(po)裂敏感(gan)性指(zhi)數(shu)(shu)為最(zui)(zui)小(見(jian)圖(tu)4-3);氮(dan)含量對022Cr19Ni5Mo3Si2N雙(shuang)相(xiang)(xiang)鋼(gang)應力(li)腐(fu)蝕(shi)破(po)裂時(shi)(shi)間的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響規(gui)律(lv)如圖(tu)4-4所示,從圖(tu)中(zhong)可(ke)以看到(dao),氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)體(ti)(ti)積分(fen)數(shu)(shu)接(jie)近0.11%的(de)(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)應力(li)腐(fu)蝕(shi)破(po)裂時(shi)(shi)間最(zui)(zui)長。當(dang)氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)體(ti)(ti)積分(fen)數(shu)(shu)為0.11%時(shi)(shi),雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)體(ti)(ti)積分(fen)數(shu)(shu)為71%(見(jian)圖(tu)4-5),而一般認為雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐(nai)應力(li)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)最(zui)(zui)適(shi)宜(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)體(ti)(ti)積分(fen)數(shu)(shu)為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。

