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，雙相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不(bu)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相不(bu)銹鋼管中兩相的比例,見圖7-1。
鋼鐵素(su)體形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)元素(su)折(zhe)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)鉻的作(zuo)(zuo)用,奧(ao)氏體形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)元素(su)折(zhe)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)鎳的作(zuo)(zuo)用。該圖(tu)適用于 Cr-Ni 系,
其中: 鉻當量=w(Cr)+w(Mo)+1.5w(Si)+0.5w(Nb)
鎳當量=w(Ni)+30w(C)+0.5w(Mn)+30w(N)
從以上(shang)兩式中可以看出,碳和氮(dan)形(xing)成(cheng)的(de)影響較鎳(nie)強(qiang),為(wei)鎳(nie)的(de)30倍;硅形(xing)成(cheng)a的(de)影響較鉻強(qiang),為(wei)鉻的(de)1.5倍。從圖7-1可以查出鋼(gang)中兩相的(de)比例。設鋼(gang)具(ju)有如下(xia)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(kuang)下, 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不(bu)銹鋼(gang)。
當(dang)w(Cr)=28%,鎳當(dang)量為12%時,鋼中的組織即為含鐵素體80%、含奧氏體20%的雙相組織。
雙相不銹(xiu)鋼管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。
奧氏(shi)體-鐵素(su)體雙相不(bu)銹鋼(gang)的鑄(zhu)(zhu)造性(xing)能良好。實踐證明,正確地控制鋼(gang)液中的氫含量是獲得致密鑄(zhu)(zhu)件(jian)的關鍵之一。
奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管的(de)熱塑性比奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管差，因(yin)此(ci)雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)鍛(duan)造性能(neng)差。這是(shi)因(yin)為奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)與(yu)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)的(de)形變不(bu)(bu)同(tong),受外(wai)力(li)作用(yong)時,8鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)與(yu)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)變形程度不(bu)(bu)均(jun)勻(yun),產生了附加應力(li),并降低了晶(jing)粒(li)間的(de)結合(he)力(li)。此(ci)外(wai),鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)在大約950℃以下保溫,有析出相等(deng)脆化相的(de)危險,從而降低了鋼(gang)的(de)塑性,導(dao)致變形困(kun)難。因(yin)此(ci),在鍛(duan)造奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)鍛(duan)件時,必須嚴格(ge)控制(zhi)鍛(duan)造工藝(yi),并且在開始(shi)1~2次鍛(duan)造時,變形量不(bu)(bu)宜太大,只需輕(qing)輕(qing)鍛(duan)打。
雙相不銹(xiu)鋼(gang)的鍛(duan)造工藝規范是,始鍛(duan)溫度(du)為1100~1150℃,終鍛(duan)溫度(du)≥950°C。
雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的切削性能與奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)相當。
雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管的(de)耐蝕性(xing)(xing)能，主要取決于(yu)鈍化元素的(de)含(han)(han)量(liang)及其在(zai)兩相(xiang)中(zhong)的(de)分配。一(yi)般來說,雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管耐蝕性(xing)(xing)，大體上同鉻(ge)含(han)(han)量(liang)相(xiang)當(dang)的(de)高鉻(ge)鐵素體型或鉻(ge)鎳奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang) 接近,并受相(xiang)比例(li)的(de)左右。有些鋼(gang)(gang)種(如(ru)022Cr26Ni6Mo2N 鋼(gang)(gang)、022Cr22Ni5Mo3N、06Cr17Mn13Mo2N、ZG07Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N等)在(zai)濃(nong)硝(xiao)酸(suan)(suan)、稀鹽酸(suan)(suan)、中(zhong)等濃(nong)度(du)的(de)硫酸(suan)(suan)、磷酸(suan)(suan)、醋酸(suan)(suan)和(he)尿素工藝介質中(zhong),雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)比普通的(de)奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)具有更優(you)越的(de)耐蝕性(xing)(xing)。
雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼管具(ju)有(you)(you)優良的(de)耐(nai)晶(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)(neng),其性(xing)能(neng)(neng)優于奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼。這與雙(shuang)相(xiang)(xiang)鋼中存在均(jun)勻分布(bu)的(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)有(you)(you)關。雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼產生(sheng)晶(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)程度(du)與兩相(xiang)(xiang)的(de)比例也有(you)(you)關。當鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)量不(bu)(bu)大時,相(xiang)(xiang)以(yi)(yi)孤島(dao)狀(zhuang)被(bei)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)晶(jing)粒所包(bao)圍,即使被(bei)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)也因(yin)相(xiang)(xiang)互未(wei)能(neng)(neng)連(lian)續成網(wang)絡而(er)不(bu)(bu)致于造成更(geng)(geng)大的(de)危險。隨(sui)著彌散(san)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)量的(de)增(zeng)加、晶(jing)界總面積的(de)提高(gao)(gao)(gao)(相(xiang)(xiang)對(dui)降低了晶(jing)間(jian)(jian)(jian)碳化物析出濃度(du))和鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)界及(ji)其內側能(neng)(neng)夠吸收更(geng)(geng)多(duo)的(de)碳化物,當達到一定的(de)極限x相(xiang)(xiang)含(han)量以(yi)(yi)上時,可以(yi)(yi)消除晶(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)傾向(xiang)。但是當鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)量過多(duo),呈連(lian)續網(wang)絡狀(zhuang)分布(bu),則其抗晶(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)能(neng)(neng)力(li)變差(cha)。因(yin)此,控制適(shi)宜的(de)兩相(xiang)(xiang)比例、防止(zhi)相(xiang)(xiang)聚集長大和采(cai)取正(zheng)確的(de)熱處理工(gong)藝是十分重要的(de)。與奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼相(xiang)(xiang)比,奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼具(ju)有(you)(you)更(geng)(geng)高(gao)(gao)(gao)的(de)耐(nai)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)開裂性(xing)能(neng)(neng)。雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼耐(nai)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)開裂性(xing)能(neng)(neng),會(hui)隨(sui)著鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)量的(de)增(zeng)加而(er)提高(gao)(gao)(gao),在約(yue)含(han)50%鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)對(dui)斷裂敏感性(xing)最小。過多(duo)的(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)量,會(hui)顯示高(gao)(gao)(gao)鉻(ge)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼所具(ju)有(you)(you)的(de)缺點。
雙(shuang)相(xiang)不銹鋼管耐(nai)氯化物應力(li)(li)腐蝕開(kai)裂(lie)性能,在(zai)高應力(li)(li)下與奧氏體不銹鋼相(xiang)同,短時間內即產生裂(lie)紋,在(zai)低應力(li)(li)下壽命較長(chang),顯(xian)示出一定(ding)的優越性。
雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼管的強度,特別(bie)是屈服強度顯著(zhu)提高,與18-8型奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼相(xiang)(xiang)比是其兩倍。采用(yong)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼制造(zao)的容器的壁厚比奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼減少30%~50%,降低(di)了生產成(cheng)本。
雙相不銹(xiu)鋼管優越(yue)的(de)(de)力學性(xing)能和(he)耐腐蝕的(de)(de)綜合性(xing)能,為其在石化設備、造(zao)船等行(xing)業開(kai)拓了廣闊(kuo)的(de)(de)應用前景。
