1. 雙相不(bu)銹鋼的化學成分與相比(bi)例
雙相不銹鋼(gang)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. 固溶處理的溫度對雙相(xiang)不銹鋼相(xiang)比例的影響
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(li)腐蝕性能。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(xiang)及其不良影響
雙相不(bu)銹鋼中的(de)(de)σ相是(shi)從鐵素體相中形成的(de)(de)。它使鋼變脆(cui),降低了鋼的(de)(de)延展(zhan)性(xing)和耐(nai)(nai)沖擊韌度(du),使鋼材加(jia)工過程易產生各(ge)種缺陷。不(bu)同的(de)(de)鋼材,形成σ相的(de)(de)溫度(du)也有(you)差異。隨著(zhu)σ相數量的(de)(de)增加(jia),鋼材耐(nai)(nai)蝕性(xing)將(jiang)明顯下降。
4. 475℃脆性
雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)是由(you)奧(ao)氏體(ti)和鐵素體(ti)兩相(xiang)(xiang)組成的(de)(de),其中(zhong)鐵素體(ti)所占體(ti)積比例很大(da),鐵素體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)所具有的(de)(de)特征在雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)也(ye)能表(biao)現出來。475℃脆(cui)性(xing)同樣也(ye)發生在雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)鐵素體(ti)相(xiang)(xiang)內。475℃脆(cui)性(xing)提高(gao)了(le)鋼(gang)材硬度(du),但卻大(da)大(da)降低了(le)其沖擊(ji)韌(ren)度(du)值。有時(shi)為了(le)使(shi)雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)兼有耐磨(mo)性(xing)時(shi),也(ye)可(ke)利(li)用(yong)475℃時(shi)效來達到提高(gao)其耐磨(mo)性(xing)的(de)(de)目的(de)(de)。除此(ci),在使(shi)用(yong)雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)結構中(zhong)應盡量避免在此(ci)溫度(du)長期工(gong)作。當然可(ke)以(yi)通過(guo)重新(xin)固溶處理來消除475℃脆(cui)性(xing)。
5. 合金元素氮、碳對(dui)雙(shuang)相不銹鋼(gang)耐應力
在奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)碳和氮(dan)(dan)是強(qiang)烈的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)形(xing)成元素,它(ta)們(men)對(dui)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)是不(bu)(bu)(bu)利的(de)(de)(de)(de),所以(yi)(yi)在雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong)要控(kong)制(zhi)w(C)≤0.03%。而(er)氮(dan)(dan)卻(que)有(you)獨特之處:在焊接(jie)接(jie)頭熱影響區快(kuai)速冷卻(que)時(shi),氮(dan)(dan)能促進高溫(wen)下(xia)形(xing)成的(de)(de)(de)(de)鐵素體(ti)(ti)逆轉(zhuan)得(de)到(dao)足夠的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)數量,以(yi)(yi)維持必要的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)平衡(heng)來提高焊接(jie)接(jie)頭耐蝕(shi)性,這是其他合金元素無(wu)法替代(dai)的(de)(de)(de)(de),所以(yi)(yi)說利用和控(kong)制(zhi)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong)氮(dan)(dan)含(han)量是一個極為(wei)重要的(de)(de)(de)(de)因(yin)素。含(han)有(you)φ(N)0.11%的(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)破(po)(po)(po)裂敏(min)感性指數為(wei)最小(見圖(tu)4-3);氮(dan)(dan)含(han)量對(dui)022Cr19Ni5Mo3Si2N雙相(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)破(po)(po)(po)裂時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)影響規律(lv)如圖(tu)4-4所示,從圖(tu)中(zhong)可(ke)以(yi)(yi)看(kan)到(dao),氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)體(ti)(ti)積(ji)(ji)分數接(jie)近0.11%的(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)破(po)(po)(po)裂時(shi)間(jian)最長。當氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)體(ti)(ti)積(ji)(ji)分數為(wei)0.11%時(shi),雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)體(ti)(ti)積(ji)(ji)分數為(wei)71%(見圖(tu)4-5),而(er)一般認為(wei)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)耐應(ying)力腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)最適宜的(de)(de)(de)(de)體(ti)(ti)積(ji)(ji)分數為(wei)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。

