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。雙相不銹(xiu)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。
雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在C含(han)量較低(di)的(de)情(qing)況下,Cr含(han)量在18%~28%,Ni含(han)量在3%~10%。有(you)(you)些鋼(gang)(gang)還(huan)含(han)有(you)(you)Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元(yuan)素(su)。該類(lei)鋼(gang)(gang)兼有(you)(you)奧(ao)氏體和鐵素(su)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)特點(dian),與鐵素(su)體相(xiang)(xiang)比,塑性(xing)、韌性(xing)更高,無室溫脆(cui)性(xing),耐(nai)(nai)晶(jing)間腐蝕(shi)(shi)性(xing)能和焊(han)接性(xing)能均(jun)顯(xian)(xian)著提高,同(tong)時(shi)還(huan)保持有(you)(you)鐵素(su)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)475℃脆(cui)性(xing)以及熱導(dao)率(lv)高,具(ju)有(you)(you)超塑性(xing)等特點(dian)。與奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)相(xiang)(xiang)比,強(qiang)度高且耐(nai)(nai)晶(jing)間腐蝕(shi)(shi)和耐(nai)(nai)氯化物應力腐蝕(shi)(shi)有(you)(you)明顯(xian)(xian)提高。雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)具(ju)有(you)(you)優良的(de)耐(nai)(nai)孔蝕(shi)(shi)性(xing)能,也是一(yi)種節鎳不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。
奧氏體(ti)(ti)+鐵(tie)素體(ti)(ti)(雙相(xiang))不(bu)(bu)銹(xiu)鋼是指基體(ti)(ti)兼(jian)有奧氏體(ti)(ti)和鐵(tie)素體(ti)(ti)兩(liang)(liang)相(xiang)組織(zhi)并(bing)兼(jian)備兩(liang)(liang)者的(de)特征,一(yi)般它(ta)比奧氏體(ti)(ti)系列不(bu)(bu)銹(xiu)鋼強度高(gao),耐腐蝕性能也更優越。但是由于高(gao)溫而脆(cui)化(hua),所以一(yi)般要求在大(da)約300℃以下(xia)用。在常溫下(xia)顯示出(chu)磁(ci)性,可通過(guo)冷加工使其強化(hua)的(de)不(bu)(bu)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(dian)是:在(zai)高溫下基本為鐵(tie)素體組織(zhi),在(zai)冷卻至室(shi)溫時具有30%~50%鐵(tie)素體+奧(ao)氏體雙相組織(zhi)。屈服強度(du)高、超(chao)強的耐(nai)點(dian)蝕、耐(nai)應(ying)力腐蝕能力,易于(yu)成形(xing)和焊接。
由(you)于雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)具(ju)有兩(liang)相(xiang)(xiang)組織的特(te)點,通過正確(que)控制化(hua)學成分和(he)(he)(he)熱(re)處理(li)工藝,使雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)兼有鐵(tie)素體不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)(he)(he)奧氏(shi)(shi)體不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的優點。它將奧氏(shi)(shi)體不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)所具(ju)有的優良韌性和(he)(he)(he)焊接性與(yu)鐵(tie)素體不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)所具(ju)有的較高強度和(he)(he)(he)耐氯(lv)化(hua)物應力腐蝕性能結合在一起,正是這些優越(yue)的性能使雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)作為可焊接的結構材料而迅速發展,20世紀80年代以來,雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)已成為和(he)(he)(he)馬氏(shi)(shi)體型(xing)、奧氏(shi)(shi)體型(xing)和(he)(he)(he)鐵(tie)素體型(xing)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)并(bing)列的一個鋼(gang)類。
雙相不銹鋼有以下性能特點:
①. 含鉬雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)在(zai)低應(ying)(ying)力(li)下有良(liang)好的(de)耐氯(lv)化(hua)物應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)性能。一般18-8型(xing)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)在(zai)60℃以上中(zhong)(zhong)性氯(lv)化(hua)物溶液中(zhong)(zhong)容(rong)易(yi)發生(sheng)應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)斷(duan)裂,在(zai)微量氯(lv)化(hua)物及硫化(hua)氫(qing)工(gong)業介質中(zhong)(zhong)用(yong)這(zhe)類不(bu)銹鋼(gang)(gang)制造(zao)的(de)熱交(jiao)換器(qi)、蒸發器(qi)等設備都存(cun)在(zai)著(zhu)產生(sheng)應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)斷(duan)裂的(de)傾向(xiang),而雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)卻有良(liang)好的(de)抵抗能力(li)。
②. 含鉬雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)有(you)(you)良好的(de)(de)耐孔蝕性能(neng)。在具有(you)(you)相(xiang)(xiang)同的(de)(de)孔蝕抗力(li)當(dang)量(liang)值(PRE=[Cr]+3.3[Mo]+16[N])時,雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)與(yu)奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)臨(lin)界孔蝕電位相(xiang)(xiang)仿。雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)與(yu)奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)耐孔蝕性能(neng)與(yu)AISI316L相(xiang)(xiang)當(dang)。含25%Cr,尤其是含氮的(de)(de)高鉻雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)耐孔蝕和(he)縫(feng)隙腐蝕性能(neng)超過了AISI 316L。
③. 具有良好的耐腐(fu)蝕(shi)疲(pi)勞和磨損腐(fu)蝕(shi)性能。在(zai)某些腐(fu)蝕(shi)介質的條件下,適用于制作(zuo)泵、閥等動力設(she)備(bei)。
④. 綜合力學性能好。有(you)較(jiao)高的(de)強(qiang)度和疲勞強(qiang)度,屈(qu)服強(qiang)度是18-8型奧氏體不銹鋼(gang)的(de)2倍。固(gu)溶態的(de)延伸率(lv)達到25%,韌性值Ak(V形(xing)槽口(kou))在100J以上(shang)。
⑤. 可焊性良好,熱(re)(re)裂傾(qing)向(xiang)小,一般焊前不(bu)需預熱(re)(re),焊后不(bu)需熱(re)(re)處(chu)理,可與18-8型奧氏(shi)體不(bu)銹鋼或碳鋼等異種焊接。
⑥. 含(han)低鉻(18%Cr)的雙(shuang)相不(bu)銹鋼熱(re)加工溫度范圍比(bi)18-8型奧(ao)氏體不(bu)銹鋼寬,抗力小,可不(bu)經過鍛造,直接軋制開坯生產鋼板。含(han)高鉻(25%Cr)的雙(shuang)相不(bu)銹鋼熱(re)加工比(bi)奧(ao)氏體不(bu)銹鋼略(lve)顯(xian)困難,可以生產板、管(guan)和絲等產品。
⑦. 冷加(jia)工時(shi)比(bi)18-8型(xing)奧氏體不銹鋼加(jia)工硬化效(xiao)應(ying)大,在管、板承(cheng)受變形初期(qi),需施加(jia)較(jiao)大應(ying)力才能變形。
⑧. 與(yu)奧氏體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)相比,熱導率(lv)大,線膨脹系數小,適(shi)合用做設(she)備(bei)的(de)襯里和生產復合板。也適(shi)合制作熱交換器的(de)管芯,換熱效(xiao)率(lv)比奧氏體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)高。
⑨. 仍有高(gao)鉻鐵素體不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)各種脆性(xing)(xing)傾(qing)向,不(bu)(bu)宜用在高(gao)于300℃的(de)(de)工作條件。雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼中(zhong)鉻含量愈低,σ等(deng)脆性(xing)(xing)相(xiang)的(de)(de)危害性(xing)(xing)也愈小(xiao)。
雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼具有良好的(de)焊(han)接(jie)性(xing)能,與鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼及(ji)奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼相(xiang)比,它既(ji)不(bu)(bu)像鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)焊(han)接(jie)熱影響區,由于晶粒嚴重粗(cu)化而使(shi)塑韌性(xing)大幅降低;也不(bu)(bu)像奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼那樣,對焊(han)接(jie)熱裂紋比較(jiao)敏感。
雙相(xiang)不銹鋼由于其特殊的優(you)點,廣泛應用(yong)于石油化工設(she)備、海水與(yu)廢水處理設(she)備、輸(shu)(shu)油輸(shu)(shu)氣管線(xian)、造紙機械(xie)等工業領(ling)域(yu),近年來也(ye)被研究用(yong)于橋梁承重結(jie)構領(ling)域(yu),具(ju)有很好的發(fa)展前景(jing)。
我(wo)國(guo)標準GB/T 20878-2007《不(bu)銹鋼和(he)耐熱(re)鋼 牌(pai)(pai)號及化學成(cheng)分》中加入了許多雙相(xiang)不(bu)銹鋼牌(pai)(pai)號。如 14Cr18Ni11Si4AlTi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。更多的牌(pai)(pai)號詳見標準。
另外,著名的2205 雙相不(bu)銹鋼相當于我(wo)國的022Cr23Ni5Mo3N。
雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)可用于煉(lian)油、化(hua)(hua)肥、造紙、石油、化(hua)(hua)工(gong)等領(ling)域中耐海水(shui)、耐高(gao)溫、耐濃硝酸等的熱交換器(qi)和(he)冷淋(lin)器(qi)及器(qi)件。
雙相不(bu)銹鋼(DSS)的主要代(dai)表(biao)牌號(hao)(hao)(hao)一般可分為(wei)四(si)類:低合金(jin)(jin)型(xing),代(dai)表(biao)牌號(hao)(hao)(hao)022Cr23Ni4MoCuN(2304);中合金(jin)(jin)型(xing),代(dai)表(biao)牌號(hao)(hao)(hao)022Cr23Ni5Mo3N(2205);高合金(jin)(jin)型(xing),代(dai)表(biao)牌號(hao)(hao)(hao)03Cr25Ni6Mo3Cu2N(225);超級(ji)雙相不(bu)銹鋼型(xing),標準(zhun)牌號(hao)(hao)(hao)022Cr25Ni7Mo4N(2507)。
低合金型 022Cr23Ni4MoCuN(2304)不(bu)含鉬,在耐(nai)應力腐蝕方面可代(dai)替(ti)06Cr19Ni10(304)或06Cr17Ni12Mo2(316)使用。
中合金型 022Cr23Ni5Mo3N(2204)的(de)耐蝕性(xing)能介于(yu)022Cr17Ni12Mo2(316L)和6%Mo+N奧氏體不銹鋼之間(jian)。
高合金型一(yi)般含25%Cr,還含有鉬(mu)和(he)氮(dan),有的(de)(de)還含銅和(he)鎢,這類鋼的(de)(de)耐蝕性(xing)能高于(yu)22%Cr的(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不銹鋼。
超級(ji)雙(shuang)相不銹鋼型為含高鉬和氮,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。