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(bu)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(shuang)相(xiang)不銹鋼管中兩相的比例,見圖7-1。
鋼鐵素(su)體形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)元素(su)折合成(cheng)(cheng)鉻的作用,奧氏體形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)元素(su)折合成(cheng)(cheng)鎳的作用。該(gai)圖適用于 Cr-Ni 系(xi),
其中: 鉻當量=w(Cr)+w(Mo)+1.5w(Si)+0.5w(Nb)
鎳當量(liang)=w(Ni)+30w(C)+0.5w(Mn)+30w(N)
從以上兩式(shi)中(zhong)可以看出,碳(tan)和氮形(xing)成的(de)(de)影響較鎳強(qiang),為(wei)鎳的(de)(de)30倍;硅形(xing)成a的(de)(de)影響較鉻強(qiang),為(wei)鉻的(de)(de)1.5倍。從圖7-1可以查(cha)出鋼中(zhong)兩相的(de)(de)比例。設鋼具(ju)有如下成分: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(zhong)情況下, 鎳的當量(liang)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)氏體不銹鋼。
當w(Cr)=28%,鎳當量為12%時(shi),鋼中的組(zu)織(zhi)即為含鐵(tie)素體80%、含奧氏體20%的雙相組(zu)織(zhi)。
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(bu)銹鋼(gang)的(de)鑄(zhu)造性能良好(hao)。實踐證(zheng)明(ming),正確地控制鋼(gang)液中(zhong)的(de)氫含量是獲(huo)得致(zhi)密鑄(zhu)件的(de)關鍵之一。
奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)-鐵素(su)體(ti)(ti)雙相不(bu)銹鋼管的(de)(de)熱塑性(xing)比(bi)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼管差，因(yin)此(ci)雙相不(bu)銹鋼的(de)(de)鍛(duan)造(zao)性(xing)能(neng)差。這是因(yin)為奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)與(yu)鐵素(su)體(ti)(ti)的(de)(de)形變(bian)不(bu)同,受外力作用時,8鐵素(su)體(ti)(ti)與(yu)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)變(bian)形程度不(bu)均勻,產(chan)生了附(fu)加應力,并(bing)(bing)降(jiang)低(di)了晶粒間的(de)(de)結合力。此(ci)外,鐵素(su)體(ti)(ti)在大(da)約(yue)950℃以下保溫,有析(xi)出相等脆化(hua)相的(de)(de)危(wei)險(xian),從(cong)而降(jiang)低(di)了鋼的(de)(de)塑性(xing),導致(zhi)變(bian)形困難。因(yin)此(ci),在鍛(duan)造(zao)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)-鐵素(su)體(ti)(ti)雙相不(bu)銹鋼的(de)(de)鍛(duan)件時,必須嚴格控制鍛(duan)造(zao)工(gong)藝(yi),并(bing)(bing)且在開始1~2次鍛(duan)造(zao)時,變(bian)形量不(bu)宜太(tai)大(da),只需輕輕鍛(duan)打(da)。
雙相不銹鋼的鍛造工藝規范是,始鍛溫度為1100~1150℃,終鍛溫度≥950°C。
雙(shuang)相不銹鋼的切削性能與奧(ao)氏體不銹鋼相當。
雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性能，主要取決于鈍化元(yuan)素的(de)含(han)量及其在(zai)兩相(xiang)中(zhong)的(de)分配。一般來說(shuo),雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管耐(nai)蝕(shi)(shi)性，大體(ti)上同(tong)鉻(ge)含(han)量相(xiang)當的(de)高鉻(ge)鐵素體(ti)型或鉻(ge)鎳奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang) 接近,并受相(xiang)比(bi)例的(de)左右。有(you)些鋼(gang)(gang)種(如022Cr26Ni6Mo2N 鋼(gang)(gang)、022Cr22Ni5Mo3N、06Cr17Mn13Mo2N、ZG07Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N等(deng))在(zai)濃硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)、稀鹽酸(suan)(suan)(suan)、中(zhong)等(deng)濃度的(de)硫酸(suan)(suan)(suan)、磷酸(suan)(suan)(suan)、醋酸(suan)(suan)(suan)和尿素工藝介質中(zhong),雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)比(bi)普通的(de)奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)具有(you)更優越的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性。
雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管具(ju)有優良的(de)(de)(de)(de)耐晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)性能(neng)(neng),其(qi)性能(neng)(neng)優于(yu)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。這(zhe)與(yu)雙相(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)中(zhong)存在均勻分布的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)有關。雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)產(chan)生晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)程度與(yu)兩相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)比(bi)(bi)例也(ye)有關。當(dang)(dang)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)量(liang)(liang)不(bu)大時(shi),相(xiang)(xiang)以孤(gu)島狀(zhuang)被奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)晶(jing)粒所包圍,即使被腐(fu)蝕(shi)也(ye)因相(xiang)(xiang)互(hu)未能(neng)(neng)連(lian)續(xu)成網絡而(er)不(bu)致于(yu)造(zao)成更大的(de)(de)(de)(de)危險。隨著彌散鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)增加、晶(jing)界總面積的(de)(de)(de)(de)提高(gao)(gao)(相(xiang)(xiang)對降低了晶(jing)間(jian)(jian)碳化物(wu)析(xi)出濃度)和(he)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)界及其(qi)內(nei)側能(neng)(neng)夠吸收更多(duo)的(de)(de)(de)(de)碳化物(wu),當(dang)(dang)達到一定的(de)(de)(de)(de)極限x相(xiang)(xiang)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)以上時(shi),可(ke)以消除(chu)晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)傾向。但是(shi)當(dang)(dang)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)過多(duo),呈連(lian)續(xu)網絡狀(zhuang)分布,則其(qi)抗(kang)晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)能(neng)(neng)力變差(cha)。因此,控制適宜的(de)(de)(de)(de)兩相(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例、防止相(xiang)(xiang)聚集長大和(he)采取正確的(de)(de)(de)(de)熱(re)處(chu)理工(gong)藝是(shi)十分重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)。與(yu)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)相(xiang)(xiang)比(bi)(bi),奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)具(ju)有更高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)耐應(ying)力腐(fu)蝕(shi)開裂性能(neng)(neng)。雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)耐應(ying)力腐(fu)蝕(shi)開裂性能(neng)(neng),會(hui)隨著鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)增加而(er)提高(gao)(gao),在約含(han)(han)(han)(han)50%鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)對斷裂敏感性最小(xiao)。過多(duo)的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang),會(hui)顯示高(gao)(gao)鉻(ge)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)所具(ju)有的(de)(de)(de)(de)缺點。
雙相不銹鋼管耐氯化物應力腐蝕開裂(lie)性能,在高應力下(xia)與奧氏體(ti)不銹鋼相同,短時間(jian)內即產生裂(lie)紋,在低應力下(xia)壽命(ming)較長(chang),顯示出一定的優(you)越性。
雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼管的強度(du),特別是屈服強度(du)顯著(zhu)提高,與(yu)18-8型奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼相(xiang)(xiang)比是其兩倍。采用(yong)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼制造的容器的壁厚比奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼減(jian)少30%~50%,降低了生產成本(ben)。
雙相(xiang)不銹鋼管(guan)優越的(de)力學性能(neng)和耐腐蝕的(de)綜合性能(neng),為其在石化(hua)設備、造船等行(xing)業開(kai)拓了廣闊的(de)應用(yong)前景。
