由于現代工業技術的發展,傳統的奧氏體不銹鋼經常遭到晶(jing)間(jian)腐蝕、點腐蝕、縫隙腐(fu)蝕、應(ying)力腐蝕(shi)等局部腐蝕的破壞,雙相不銹鋼在上述腐蝕類型中表現出了某些優越性,為其發展與應用帶來了巨大的動力。
雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)是(shi)指(zhi)在奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)的(de)基礎上提(ti)高鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)形成(cheng)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)鉻、錳(meng)、硅、鈮等元(yuan)素(su)(su)(su)(su)含(han)量,降(jiang)低奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)形成(cheng)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)鎳、碳、錳(meng)、氮的(de)含(han)量,從(cong)而(er)得到的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)雙(shuang)相(xiang)組織(zhi),它兼有鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)和奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)鋼(gang)的(de)性(xing)能特點,而(er)且(qie)此兩相(xiang)組織(zhi)要獨(du)立(li)存在,且(qie)含(han)量較(jiao)大。
雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)物理性能介于(yu)(yu)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體鋼(gang)(gang)(gang)和奧(ao)氏體鋼(gang)(gang)(gang)之間,與奧(ao)氏體鋼(gang)(gang)(gang)相(xiang)(xiang)比,熱(re)導率(lv)大(da)(da),熱(re)膨脹系數小,并具(ju)有鐵(tie)(tie)(tie)磁性。一般認為,在(zai)奧(ao)氏體基體上(shang)有大(da)(da)于(yu)(yu)或(huo)(huo)等于(yu)(yu)15%的(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體或(huo)(huo)在(zai)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體基體上(shang)有大(da)(da)于(yu)(yu)或(huo)(huo)等于(yu)(yu)15%的(de)奧(ao)氏體,均可(ke)稱為奧(ao)氏體+鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang),簡稱為雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)。
奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)存在降低(di)了(le)(le)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)脆(cui)性(xing)(xing)和(he)晶粒長大速度(du)(du),提高了(le)(le)韌性(xing)(xing)和(he)可(ke)焊性(xing)(xing);鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)存在提高了(le)(le)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)屈(qu)服(fu)強度(du)(du),耐應力腐蝕、晶間腐蝕和(he)孔蝕性(xing)(xing)能也(ye)顯(xian)(xian)著提高。雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)屈(qu)服(fu)強度(du)(du)約為(wei)18-8型(xing)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)2~3倍,抗拉(la)強度(du)(du)與奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)(gang)相(xiang)(xiang)當,斷裂伸長率較低(di)。由于雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)(gang)中鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)含量較多,雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)(gang)仍保留有鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)脆(cui)性(xing)(xing)問題。隨鋼(gang)(gang)(gang)中鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)比例增(zeng)大,鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)韌性(xing)(xing)降低(di),脆(cui)性(xing)(xing)傾向增(zeng)大。但由于奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)存在,雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)脆(cui)性(xing)(xing)傾向明顯(xian)(xian)比鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)(gang)要低(di)。
雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)連續使(shi)用的溫(wen)度范圍(wei)為(wei)(wei)-50℃~250℃,一般(ban)不(bu)(bu)宜在300℃以上使(shi)用。雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)一般(ban)含鉻(ge)18%~28%,鎳的含量不(bu)(bu)超(chao)過8%,往(wang)往(wang)加(jia)入鉬、銅、鈦、鈮等元素(su)提(ti)高耐蝕性。由(you)于鎳含量低(di),價格并不(bu)(bu)比奧氏體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)更高。雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)具有(you)優良的冷、熱(re)加(jia)工(gong)性能和(he)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)性能,焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)后熱(re)裂的傾(qing)向比奧氏體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)低(di),脆化(hua)傾(qing)向比鐵(tie)素(su)體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)低(di)。但焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)會導致焊(han)(han)(han)縫區域鐵(tie)素(su)體(ti)含量增多以及(ji)晶間(jian)腐蝕敏感性增大,為(wei)(wei)了(le)保(bao)證焊(han)(han)(han)縫性能,雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)應采(cai)用特(te)定鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種推薦的專用焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)材料和(he)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)規范,焊(han)(han)(han)后焊(han)(han)(han)縫組(zu)織中應含有(you)50%左右的奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)。為(wei)(wei)了(le)避免脆性相(xiang)(xiang)析出,高鉻(ge)鉬雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的熱(re)處理及(ji)熱(re)加(jia)上溫(wen)度不(bu)(bu)能低(di)于950℃,低(di)鉻(ge)鉬鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)不(bu)(bu)能低(di)于900℃。
雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)在(zai)(zai)通常(chang)的腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)介質中(zhong)都能鈍(dun)化,所以具(ju)有很好的耐腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能,以18-5型(xing)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)為(wei)例,它(ta)耐硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)、鹽酸(suan)(suan)、甲酸(suan)(suan)、磷(lin)酸(suan)(suan)、草酸(suan)(suan)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能均優于(yu)奧(ao)氏(shi)體(ti)316L型(xing)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang),僅(jin)是耐硝酸(suan)(suan)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)稍差,Cr21 和(he)Cr25型(xing)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)在(zai)(zai)各種介質中(zhong)的耐蝕(shi)性(xing)都超(chao)過316L鋼(gang)。雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的突出(chu)優點是耐應力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)破裂(lie),其(qi)主要(yao)原因是:由于(yu)兩相(xiang)組織(zhi)存在(zai)(zai),應力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)裂(lie)紋(wen)在(zai)(zai)穿過相(xiang)界時頻繁受(shou)阻,擴(kuo)展困難;雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)屈服強度(du)較高(gao),在(zai)(zai)相(xiang)同外加壓力(li)下不(bu)易(yi)發生滑移變形,裂(lie)紋(wen)難于(yu)形成(cheng);鐵(tie)素體(ti)相(xiang)對于(yu)奧(ao)氏(shi)體(ti)是陽(yang)極,對奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)可起到一定的陰極保護(hu)作用。即便在(zai)(zai)多硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)和(he)高(gao)溫水中(zhong),雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)也有很強的耐應力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)破裂(lie)能力(li)。
雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)通常(chang)分為四類:
1. 低合金(jin)型雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang):這類鋼(gang)的合金(jin)成(cheng)分以鉻、鎳為主,且含量(liang)偏低。點蝕當量(liang)指數PRF不(bu)大于(yu)25。
2. 中合金(jin)(jin)型(xing)雙相(xiang)不(bu)銹鋼:與低合金(jin)(jin)型(xing)雙相(xiang)不(bu)銹鋼相(xiang)比,加入了(le)鉬或銅。點蝕當量(liang)指數 PRE在(zai)25~35之間。
3. 高合金型雙相(xiang)不(bu)銹鋼:這類鋼有(you)較高含量(liang)的鉻、鎳及鉬、銅等合金元(yuan)素,點蝕當量(liang)指數PRE在35~40之間。
4. 超級雙相不銹(xiu)鋼:這類鋼除含(han)有(you)較高(gao)量的鉻、鎳、鉬、氨合金元(yuan)素(su)外,有(you)的還加入(ru)鎢(wu)、銅元(yuan)素(su)。點蝕當量指數PRE大于(yu)40。