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銹(xiu)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(gang)鐵素體形成元(yuan)素折合(he)成鉻的(de)作(zuo)用,奧氏(shi)體形成元(yuan)素折合(he)成鎳的(de)作(zuo)用。該(gai)圖適用于 Cr-Ni 系,
其(qi)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(cong)以上兩(liang)式中可以看出,碳和(he)氮(dan)形成的(de)(de)(de)影響較(jiao)鎳強,為鎳的(de)(de)(de)30倍(bei);硅形成a的(de)(de)(de)影響較(jiao)鉻強,為鉻的(de)(de)(de)1.5倍(bei)。從(cong)圖(tu)7-1可以查出鋼(gang)中兩(liang)相的(de)(de)(de)比(bi)例。設鋼(gang)具有如下成分(fen):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(ci)種(zhong)情況下, 鎳的(de)當量為: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(de)當量為: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(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)。
當(dang)w(Cr)=28%,鎳當(dang)量為12%時(shi),鋼中的組(zu)(zu)織即為含(han)鐵素體(ti)80%、含(han)奧氏體(ti)20%的雙(shuang)相組(zu)(zu)織。
雙相不銹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。
奧氏體(ti)-鐵素體(ti)雙相不銹鋼(gang)的鑄(zhu)造性(xing)能良好。實踐(jian)證明,正(zheng)確地(di)控制鋼(gang)液中的氫含量是獲得致密(mi)鑄(zhu)件(jian)的關(guan)鍵(jian)之(zhi)一(yi)。
奧氏(shi)體(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼管的(de)熱塑性比(bi)奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼管差，因此雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼的(de)鍛(duan)造性能差。這是因為(wei)奧氏(shi)體(ti)(ti)與鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)的(de)形變(bian)不(bu)(bu)同,受外(wai)(wai)力作用(yong)時,8鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)與奧氏(shi)體(ti)(ti)變(bian)形程(cheng)度不(bu)(bu)均勻(yun),產生了(le)附加應力,并(bing)降低了(le)晶粒間的(de)結合力。此外(wai)(wai),鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)在大約(yue)950℃以(yi)下保溫,有析出相(xiang)(xiang)等脆(cui)化相(xiang)(xiang)的(de)危險,從(cong)而降低了(le)鋼的(de)塑性,導致變(bian)形困難。因此,在鍛(duan)造奧氏(shi)體(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼的(de)鍛(duan)件時,必須嚴格控制鍛(duan)造工藝,并(bing)且在開始1~2次鍛(duan)造時,變(bian)形量不(bu)(bu)宜太大,只需輕輕鍛(duan)打。
雙相不銹鋼的鍛造(zao)工藝規范是,始(shi)鍛溫(wen)度為(wei)1100~1150℃,終鍛溫(wen)度≥950°C。
雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)的切削性(xing)能與(yu)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)相(xiang)當。
雙相不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管的(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)能，主要取決(jue)于鈍化元素(su)的(de)(de)含量及其(qi)在兩相中的(de)(de)分(fen)配(pei)。一般來說,雙相不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管耐(nai)蝕性(xing)(xing)，大體上(shang)同鉻(ge)(ge)含量相當(dang)的(de)(de)高鉻(ge)(ge)鐵(tie)素(su)體型或(huo)鉻(ge)(ge)鎳奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang) 接(jie)近,并受相比(bi)例(li)的(de)(de)左右。有些鋼(gang)種(如022Cr26Ni6Mo2N 鋼(gang)、022Cr22Ni5Mo3N、06Cr17Mn13Mo2N、ZG07Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N等)在濃(nong)硝酸(suan)(suan)、稀鹽酸(suan)(suan)、中等濃(nong)度(du)的(de)(de)硫酸(suan)(suan)、磷酸(suan)(suan)、醋酸(suan)(suan)和尿素(su)工藝介質(zhi)中,雙相不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)比(bi)普通的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)具有更優(you)越的(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)。
雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)(gang)管具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)(shi)性(xing)能,其(qi)性(xing)能優于奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)。這與(yu)(yu)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)存在均勻分布(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)有(you)關。雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)(gang)產生(sheng)晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)程(cheng)度(du)與(yu)(yu)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)比例也有(you)關。當(dang)(dang)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)量(liang)(liang)(liang)(liang)不大(da)時(shi),相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)以(yi)孤(gu)島(dao)狀被奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)晶(jing)粒所包(bao)圍(wei),即使被腐蝕(shi)(shi)也因相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)互未(wei)能連(lian)續(xu)成(cheng)網(wang)絡(luo)而不致于造成(cheng)更大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)危險。隨(sui)著(zhu)彌(mi)散鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)、晶(jing)界(jie)總(zong)面積的(de)(de)(de)(de)(de)提高(相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)(dui)降(jiang)低了晶(jing)間(jian)碳化(hua)物(wu)析出濃(nong)度(du))和鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)界(jie)及(ji)其(qi)內(nei)側能夠吸(xi)收更多的(de)(de)(de)(de)(de)碳化(hua)物(wu),當(dang)(dang)達到(dao)一定的(de)(de)(de)(de)(de)極限(xian)x相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)以(yi)上(shang)時(shi),可以(yi)消除晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)(shi)傾(qing)向。但是(shi)(shi)當(dang)(dang)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)過多,呈連(lian)續(xu)網(wang)絡(luo)狀分布(bu)(bu),則其(qi)抗晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)(shi)能力變差(cha)。因此,控制適宜的(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比例、防止(zhi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)聚集長大(da)和采取(qu)正(zheng)確的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)處(chu)理工藝(yi)是(shi)(shi)十分重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)。與(yu)(yu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比,奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)具(ju)有(you)更高的(de)(de)(de)(de)(de)耐應力腐蝕(shi)(shi)開裂性(xing)能。雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)(gang)耐應力腐蝕(shi)(shi)開裂性(xing)能,會隨(sui)著(zhu)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)而提高,在約含(han)50%鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)(dui)斷裂敏感性(xing)最小。過多的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang),會顯示高鉻鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)所具(ju)有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)缺點(dian)。
雙相不(bu)銹鋼管耐氯化物(wu)應力(li)腐蝕(shi)開裂(lie)性能,在(zai)高應力(li)下(xia)(xia)與(yu)奧氏(shi)體不(bu)銹鋼相同(tong),短時間內即(ji)產生裂(lie)紋,在(zai)低應力(li)下(xia)(xia)壽命較長(chang),顯示出一定的優越性。
雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)的(de)強度,特別(bie)是屈服強度顯著提(ti)高,與18-8型(xing)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼相(xiang)比是其兩倍。采用雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼制造的(de)容器的(de)壁厚(hou)比奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼減少30%~50%,降低了生產成(cheng)本。
雙相不銹鋼管優越的(de)力(li)學性(xing)能(neng)和耐腐蝕的(de)綜合性(xing)能(neng),為其在石化設備、造船等行業開拓了廣闊的(de)應用前(qian)景。
