雙相不銹鋼(Duplex Stainless Steel,DSS),指鐵素體與奧氏體各約占50%,一般較少相的含量最少也需要達到30%的不銹鋼。雙相(xiang)不(bu)銹鋼從20世紀40年代在美國誕生以來,已經發展到第三代。它的主要特點是:屈服強度可達400~550MPa,是普通不銹鋼的2倍,因此可以節約用材,降低設備制造成本。在抗腐蝕方面,特別是介質環境比較惡劣(如海水,氯離子含量較高)的條件下,雙相不銹鋼的抗點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕及腐蝕疲勞性能明顯優于普通的奧氏體不銹鋼,可以與高合金奧氏體不銹鋼媲美。
雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)在C含(han)量較低的情況下,Cr含(han)量在18%~28%,Ni含(han)量在3%~10%。有些鋼(gang)(gang)還(huan)含(han)有Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素(su)。該類鋼(gang)(gang)兼(jian)有奧氏(shi)體(ti)(ti)和鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的特(te)點(dian),與(yu)(yu)鐵素(su)體(ti)(ti)相比,塑性(xing)(xing)(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)(xing)(xing)更高(gao),無室溫脆性(xing)(xing)(xing)(xing),耐(nai)晶間腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)和焊(han)接性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)均顯著(zhu)提(ti)高(gao),同時還(huan)保(bao)持有鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的475℃脆性(xing)(xing)(xing)(xing)以及熱導率高(gao),具有超塑性(xing)(xing)(xing)(xing)等特(te)點(dian)。與(yu)(yu)奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)相比,強(qiang)度(du)高(gao)且耐(nai)晶間腐(fu)蝕(shi)和耐(nai)氯化(hua)物(wu)應力腐(fu)蝕(shi)有明顯提(ti)高(gao)。雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)具有優良的耐(nai)孔蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),也是一(yi)種節鎳不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。
奧(ao)氏體+鐵素體(雙相)不銹(xiu)鋼是(shi)指基(ji)體兼(jian)有奧(ao)氏體和鐵素體兩相組(zu)織(zhi)并兼(jian)備兩者的(de)特征,一般它比奧(ao)氏體系(xi)列不銹(xiu)鋼強(qiang)度(du)高(gao),耐(nai)腐蝕性能也(ye)更優越。但(dan)是(shi)由于高(gao)溫而脆化,所以一般要求在大(da)約300℃以下用。在常(chang)溫下顯示(shi)出磁性,可通(tong)過冷(leng)加工使(shi)其強(qiang)化的(de)不銹(xiu)鋼。
成分中高Cr高N,常溫下具有奧氏體和鐵素體混合相,代表鋼種是 022Cr23Ni4MoCuN(2304)、022Cr23Ni5Mo3N(2205)、022Cr25Ni7Mo4N(2507)。
主(zhu)要特點是:在(zai)高(gao)(gao)溫下基本為鐵(tie)素(su)體組織,在(zai)冷卻(que)至室溫時具(ju)有30%~50%鐵(tie)素(su)體+奧(ao)氏(shi)體雙相組織。屈服強(qiang)度高(gao)(gao)、超強(qiang)的耐點蝕、耐應力腐蝕能力,易于成形和焊(han)接。
由(you)于雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)具(ju)(ju)有(you)兩相(xiang)組織(zhi)的(de)(de)特點,通過正確控制化學成(cheng)分和(he)熱處理(li)工藝,使(shi)雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)兼有(you)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)奧氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)優點。它將奧氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)所具(ju)(ju)有(you)的(de)(de)優良韌性(xing)和(he)焊(han)接(jie)性(xing)與鐵素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)所具(ju)(ju)有(you)的(de)(de)較高強度和(he)耐氯(lv)化物(wu)應力(li)腐(fu)蝕性(xing)能結合在一起,正是這些優越(yue)的(de)(de)性(xing)能使(shi)雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)作為(wei)可焊(han)接(jie)的(de)(de)結構材料而迅速發展,20世紀80年代(dai)以來,雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)已成(cheng)為(wei)和(he)馬氏體(ti)(ti)型(xing)、奧氏體(ti)(ti)型(xing)和(he)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)型(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)并列的(de)(de)一個鋼(gang)類。
雙相不銹鋼有以下性能特(te)點:
①. 含(han)鉬雙相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)在(zai)低應力(li)(li)下有良(liang)好的耐氯化(hua)物(wu)應力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕性(xing)能(neng)。一般18-8型奧氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)在(zai)60℃以上中性(xing)氯化(hua)物(wu)溶液中容易發生(sheng)(sheng)應力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕斷裂(lie),在(zai)微量氯化(hua)物(wu)及硫化(hua)氫工業介(jie)質中用這類不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)制造的熱交換器、蒸發器等設備都存在(zai)著(zhu)產(chan)生(sheng)(sheng)應力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕斷裂(lie)的傾向,而(er)雙相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)卻有良(liang)好的抵(di)抗能(neng)力(li)(li)。
②. 含鉬雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)有(you)良(liang)好(hao)的(de)耐孔(kong)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能。在具有(you)相(xiang)(xiang)同(tong)的(de)孔(kong)蝕(shi)(shi)(shi)抗力當量值(PRE=[Cr]+3.3[Mo]+16[N])時,雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)與奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)臨界孔(kong)蝕(shi)(shi)(shi)電位相(xiang)(xiang)仿。雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)與奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐孔(kong)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能與AISI316L相(xiang)(xiang)當。含25%Cr,尤其是含氮的(de)高(gao)鉻雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)耐孔(kong)蝕(shi)(shi)(shi)和縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能超過(guo)了AISI 316L。
③. 具有(you)良(liang)好(hao)的耐(nai)腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。在某些腐蝕介質(zhi)的條件(jian)下,適用于(yu)制作泵、閥等動(dong)力設備。
④. 綜合(he)力學性能好。有(you)較高的(de)強(qiang)(qiang)度和疲勞強(qiang)(qiang)度,屈(qu)服強(qiang)(qiang)度是18-8型奧氏體不銹鋼的(de)2倍(bei)。固溶態的(de)延伸率達到(dao)25%,韌性值Ak(V形(xing)槽(cao)口)在(zai)100J以上。
⑤. 可(ke)焊(han)(han)性良好,熱裂傾向小,一般(ban)焊(han)(han)前不需預熱,焊(han)(han)后不需熱處(chu)理,可(ke)與18-8型奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼或碳(tan)鋼等異(yi)種焊(han)(han)接。
⑥. 含低鉻(18%Cr)的(de)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼熱加工(gong)溫度范圍(wei)比(bi)18-8型(xing)奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼寬,抗力(li)小,可不經過鍛造,直接軋制開坯生產鋼板(ban)。含高鉻(25%Cr)的(de)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼熱加工(gong)比(bi)奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼略顯困難,可以生產板(ban)、管和絲等產品。
⑦. 冷(leng)加(jia)工(gong)時比18-8型(xing)奧氏體(ti)不銹鋼加(jia)工(gong)硬化(hua)效應大,在管(guan)、板承(cheng)受變形(xing)初(chu)期,需施加(jia)較(jiao)大應力(li)才能變形(xing)。
⑧. 與奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)相比(bi),熱導率(lv)大,線膨脹系(xi)數(shu)小,適(shi)合用做設備的襯里(li)和生(sheng)產復(fu)合板(ban)。也適(shi)合制作(zuo)熱交換(huan)(huan)器的管(guan)芯,換(huan)(huan)熱效(xiao)率(lv)比(bi)奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)高。
⑨. 仍(reng)有高鉻(ge)鐵(tie)素體(ti)不銹鋼的各種脆性傾向,不宜(yi)用在高于300℃的工(gong)作條(tiao)件。雙相(xiang)(xiang)不銹鋼中鉻(ge)含量愈低(di),σ等脆性相(xiang)(xiang)的危害性也愈小。
雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有(you)良好的(de)焊(han)接性(xing)能,與鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)及奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)相比,它既不(bu)像鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)焊(han)接熱影(ying)響區(qu),由于(yu)晶(jing)粒嚴(yan)重粗化而使(shi)塑韌性(xing)大幅降低;也不(bu)像奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)那樣,對焊(han)接熱裂紋比較敏感。
雙相不銹鋼(gang)由于(yu)其特殊的優點,廣泛應用于(yu)石油化工設備(bei)、海水與廢(fei)水處(chu)理設備(bei)、輸油輸氣管(guan)線、造紙機械等工業領域(yu),近(jin)年(nian)來(lai)也被研(yan)究(jiu)用于(yu)橋梁(liang)承重結構領域(yu),具有很好的發展前景(jing)。
我國標準GB/T 20878-2007《不銹鋼和耐(nai)熱鋼 牌(pai)號及(ji)化學成(cheng)分》中加入了許多雙相不銹鋼牌(pai)號。如 14Cr18Ni11Si4AlTi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。更多的牌(pai)號詳見標準。
另外,著名的2205 雙相不銹(xiu)鋼相當于我國的022Cr23Ni5Mo3N。
雙相不銹(xiu)鋼可(ke)用于煉油(you)、化(hua)肥、造(zao)紙、石油(you)、化(hua)工等領域中耐(nai)海水、耐(nai)高(gao)溫、耐(nai)濃硝酸(suan)等的熱(re)交換器和冷淋器及器件。
雙(shuang)相不銹鋼(DSS)的主要代表(biao)牌號一般可分為四類:低合(he)金型,代表(biao)牌號022Cr23Ni4MoCuN(2304);中(zhong)合(he)金型,代表(biao)牌號022Cr23Ni5Mo3N(2205);高合(he)金型,代表(biao)牌號03Cr25Ni6Mo3Cu2N(225);超級雙(shuang)相不銹鋼型,標(biao)準牌號022Cr25Ni7Mo4N(2507)。
低合(he)金型 022Cr23Ni4MoCuN(2304)不含鉬,在耐應力腐蝕方面可(ke)代替06Cr19Ni10(304)或06Cr17Ni12Mo2(316)使用。
中(zhong)合金(jin)型(xing) 022Cr23Ni5Mo3N(2204)的耐蝕性能介于022Cr17Ni12Mo2(316L)和6%Mo+N奧氏(shi)體不銹鋼之間。
高(gao)合金(jin)型一般(ban)含25%Cr,還含有(you)鉬和(he)氮(dan),有(you)的(de)還含銅和(he)鎢,這類鋼的(de)耐(nai)蝕性能高(gao)于22%Cr的(de)雙相(xiang)不銹鋼。
超級雙(shuang)相不銹(xiu)鋼型為含高鉬和氮,有的也含鎢和銅,也適用于苛刻的介質條件,具有良好的耐腐蝕與力學綜合性能,可與超級奧氏體不銹鋼相媲美。

