以不銹性、耐蝕性為主要特性,且鉻的質量分數至少為10.5%, 碳的質量分數最大不超過1.2%,基體兼有奧氏體和鐵素體兩相組織(其中較少相的含量一般大于15%),有磁性,可通過冷加工使其強化的不銹鋼，稱為奧氏體-鐵素體(雙相)型不銹鋼。由于奧氏體相的存在,降低了高鉻鐵素體的脆性,防止了晶粒長大的傾向,提高了鋼的韌性；由于鐵素體的存在，雙(shuang)相(xiang)不銹鋼對晶間腐蝕敏感小,具有優良的耐晶間腐蝕性能,而且其耐應力腐蝕開裂性能,隨鐵素體含量的增加而提高,但過高的鐵素體含量,會顯示出高鉻鐵素體(ti)不銹鋼的一些缺點。雙相不銹鋼的性能,同鐵素體和奧氏體相的平衡比例有很大的關系,而兩相的比例在很大程度上取決于鋼的化學成分和熱處理溫度等因素。
借助于鉻-鎳當量圖可以大致確定某種鋼的組織以及雙(shuang)相不銹鋼管(guan)中兩相的比例,見圖7-1。
鋼鐵(tie)素體形成(cheng)元素折合(he)成(cheng)鉻的作用(yong),奧氏體形成(cheng)元素折合(he)成(cheng)鎳的作用(yong)。該(gai)圖適用(yong)于(yu) Cr-Ni 系,
其(qi)中: 鉻(ge)當量(liang)=w(Cr)+w(Mo)+1.5w(Si)+0.5w(Nb)
鎳當量=w(Ni)+30w(C)+0.5w(Mn)+30w(N)
從以(yi)(yi)上兩式中(zhong)可以(yi)(yi)看(kan)出,碳和氮形成(cheng)的(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)較鎳(nie)強,為(wei)鎳(nie)的(de)(de)30倍;硅形成(cheng)a的(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)較鉻強,為(wei)鉻的(de)(de)1.5倍。從圖(tu)7-1可以(yi)(yi)查(cha)出鋼(gang)(gang)中(zhong)兩相的(de)(de)比例。設鋼(gang)(gang)具有如(ru)下成(cheng)分:w(C)=0.1%,w(Mn)=2.0%,w(Si)=0.75%,w(Cr)=19.5%,w(Ni) =9.6%,w(Nb)=0.8%w(Mo)=1.5%。
此種情況下(xia), 鎳的當(dang)量為:w(Ni)+30w(C)+0.5w(Mn)+0.5w(Nb)=9.6%+30×0.1%+0.5×2% +0.5×0.8% = 14%
鉻的當(dang)量為:w(Cr) +w(Mo)+1.5w(Si)+0.5w(Nb)=19.5%+1.5%+1.5×0.75% +0.5×0.8% = 22.525%
此種鋼的成分用小圓圈標明在圖7-1中,它是組織為帶有少量鐵素體的奧氏體(ti)不銹鋼。
當(dang)w(Cr)=28%,鎳(nie)當(dang)量為12%時(shi),鋼(gang)中的組(zu)織(zhi)即為含鐵素體80%、含奧氏體20%的雙相組(zu)織(zhi)。
雙相不銹鋼管(guan)具有優良的焊接性能,焊前不需預熱,焊后一般也不需要熱處理,均不會出現焊接裂縫。若鐵素體比例很大,也有可能出現475℃脆化現象;高鉻鐵素體-奧氏體不銹鋼中將產生顯著的相脆化現象。在焊接時最好采用雙相不銹鋼焊條,從而能夠避免冷卻時形成裂紋。在使用條件較為苛刻的腐蝕介質環境中,焊后最好再進行一次固溶處理。
奧(ao)氏體(ti)-鐵素體(ti)雙相不銹鋼的(de)鑄(zhu)造性能良好。實踐(jian)證明(ming),正確(que)地控(kong)制鋼液(ye)中的(de)氫含(han)量是(shi)獲(huo)得致密(mi)鑄(zhu)件(jian)的(de)關鍵之一。
奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管的(de)熱塑性比奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管差(cha)，因(yin)此雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)鍛(duan)(duan)造性能(neng)差(cha)。這是(shi)因(yin)為奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)與鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)的(de)形變(bian)不(bu)(bu)(bu)同,受外(wai)力作用時(shi),8鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)與奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)變(bian)形程度不(bu)(bu)(bu)均勻,產生了(le)附(fu)加(jia)應力,并降(jiang)低(di)了(le)晶粒間的(de)結(jie)合力。此外(wai),鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)在大約(yue)950℃以下保(bao)溫,有析出相(xiang)等脆化相(xiang)的(de)危險,從而(er)降(jiang)低(di)了(le)鋼(gang)(gang)的(de)塑性,導(dao)致變(bian)形困難。因(yin)此,在鍛(duan)(duan)造奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)鍛(duan)(duan)件時(shi),必(bi)須嚴格控制(zhi)鍛(duan)(duan)造工藝,并且在開始1~2次鍛(duan)(duan)造時(shi),變(bian)形量不(bu)(bu)(bu)宜太大,只(zhi)需輕輕鍛(duan)(duan)打。
雙相不銹鋼的(de)鍛(duan)造工(gong)藝規范是(shi),始鍛(duan)溫(wen)(wen)度(du)為1100~1150℃,終鍛(duan)溫(wen)(wen)度(du)≥950°C。
雙相不銹鋼的切削性能與奧(ao)氏體不銹鋼相當。
雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼管(guan)的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)能，主要(yao)取決于鈍化(hua)元素(su)的(de)(de)含(han)量及其在(zai)(zai)兩相(xiang)中(zhong)的(de)(de)分配。一般來說,雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼管(guan)耐蝕(shi)性(xing)，大(da)體(ti)(ti)上同鉻含(han)量相(xiang)當(dang)的(de)(de)高鉻鐵素(su)體(ti)(ti)型或(huo)鉻鎳奧氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼 接近,并受相(xiang)比(bi)例的(de)(de)左右。有些(xie)鋼種(zhong)(如022Cr26Ni6Mo2N 鋼、022Cr22Ni5Mo3N、06Cr17Mn13Mo2N、ZG07Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N等)在(zai)(zai)濃(nong)(nong)硝酸、稀鹽酸、中(zhong)等濃(nong)(nong)度的(de)(de)硫(liu)酸、磷酸、醋酸和(he)尿(niao)素(su)工藝介質(zhi)中(zhong),雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼比(bi)普通的(de)(de)奧氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼具有更(geng)優越(yue)的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)。
雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼管具有優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕性(xing)能(neng),其(qi)(qi)性(xing)能(neng)優(you)于奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼。這與雙相(xiang)(xiang)(xiang)鋼中存在均勻分(fen)布(bu)的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)有關。雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼產生晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)程度與兩相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)比(bi)(bi)例也有關。當(dang)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)量(liang)不(bu)(bu)(bu)(bu)大(da)時,相(xiang)(xiang)(xiang)以孤島(dao)狀被奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)晶(jing)(jing)粒所包圍,即使被腐(fu)(fu)(fu)蝕也因(yin)相(xiang)(xiang)(xiang)互未能(neng)連續成網絡而不(bu)(bu)(bu)(bu)致于造成更大(da)的(de)(de)(de)(de)危險(xian)。隨(sui)(sui)著彌散鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)量(liang)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加、晶(jing)(jing)界總面積的(de)(de)(de)(de)提(ti)高(相(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)降低(di)了晶(jing)(jing)間碳化物析出濃度)和鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)界及其(qi)(qi)內側能(neng)夠吸(xi)收更多的(de)(de)(de)(de)碳化物,當(dang)達到一定的(de)(de)(de)(de)極限x相(xiang)(xiang)(xiang)含(han)量(liang)以上(shang)時,可以消除晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕傾向。但(dan)是當(dang)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)過(guo)多,呈連續網絡狀分(fen)布(bu),則其(qi)(qi)抗晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕能(neng)力(li)變差。因(yin)此,控制適宜(yi)的(de)(de)(de)(de)兩相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例、防止相(xiang)(xiang)(xiang)聚集長(chang)大(da)和采(cai)取正確的(de)(de)(de)(de)熱(re)處理工藝(yi)是十分(fen)重要的(de)(de)(de)(de)。與奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi),奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼具有更高的(de)(de)(de)(de)耐(nai)應力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕開裂(lie)性(xing)能(neng)。雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼耐(nai)應力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕開裂(lie)性(xing)能(neng),會(hui)隨(sui)(sui)著鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加而提(ti)高,在約含(han)50%鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)斷裂(lie)敏感性(xing)最小。過(guo)多的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang),會(hui)顯(xian)示高鉻鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼所具有的(de)(de)(de)(de)缺點。
雙(shuang)相(xiang)不銹鋼管耐氯化(hua)物應(ying)力(li)腐蝕(shi)開裂性能,在高應(ying)力(li)下與奧(ao)氏體不銹鋼相(xiang)同,短(duan)時間內即產(chan)生(sheng)裂紋,在低(di)應(ying)力(li)下壽命較長,顯示(shi)出一定的(de)優越(yue)性。
雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管的強(qiang)度(du),特別是屈服強(qiang)度(du)顯著提高,與18-8型奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)相(xiang)比(bi)是其兩倍。采用(yong)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)制造的容器的壁厚比(bi)奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)減少30%~50%,降(jiang)低(di)了生產(chan)成本。
雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管優越(yue)的力學性能和耐(nai)腐蝕的綜合性能,為其在石化設(she)備、造船(chuan)等行業開拓了廣闊(kuo)的應用(yong)前景(jing)。
