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(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)在C含(han)量(liang)(liang)較低的(de)情況下,Cr含(han)量(liang)(liang)在18%~28%,Ni含(han)量(liang)(liang)在3%~10%。有(you)(you)些鋼(gang)(gang)還含(han)有(you)(you)Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素(su)。該類鋼(gang)(gang)兼有(you)(you)奧(ao)氏體(ti)和(he)鐵素(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)特(te)點(dian),與鐵素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)比,塑(su)性、韌性更高,無室溫脆性,耐晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性能和(he)焊接(jie)性能均顯著(zhu)提高,同時(shi)還保持有(you)(you)鐵素(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)475℃脆性以及熱導率(lv)高,具有(you)(you)超塑(su)性等特(te)點(dian)。與奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)相(xiang)(xiang)比,強(qiang)度高且(qie)耐晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)和(he)耐氯化(hua)物應力腐(fu)(fu)蝕(shi)有(you)(you)明顯提高。雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)具有(you)(you)優良的(de)耐孔蝕(shi)性能,也是一(yi)種節鎳不(bu)銹鋼(gang)(gang)。
奧氏(shi)體(ti)(ti)+鐵素體(ti)(ti)(雙(shuang)相)不銹鋼是指基(ji)體(ti)(ti)兼(jian)有(you)奧氏(shi)體(ti)(ti)和鐵素體(ti)(ti)兩相組織并兼(jian)備兩者(zhe)的(de)特(te)征,一般(ban)它比奧氏(shi)體(ti)(ti)系列不銹鋼強(qiang)度高(gao),耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)能也更(geng)優越。但是由于高(gao)溫(wen)而脆(cui)化,所(suo)以一般(ban)要求在大約300℃以下用。在常溫(wen)下顯示(shi)出磁性(xing),可(ke)通過冷加工使其(qi)強(qiang)化的(de)不銹鋼。
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)。
主要特點是:在高(gao)溫(wen)下基本為鐵素(su)體組織(zhi),在冷卻至(zhi)室溫(wen)時具有30%~50%鐵素(su)體+奧氏體雙(shuang)相(xiang)組織(zhi)。屈服強(qiang)度高(gao)、超強(qiang)的耐(nai)點蝕(shi)、耐(nai)應力腐蝕(shi)能力,易于成形和焊(han)接。
由于雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼具有(you)(you)兩相(xiang)組織的(de)(de)特(te)點,通過正確(que)控制(zhi)化(hua)學(xue)成分和(he)熱處理工藝,使雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼兼有(you)(you)鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)優(you)點。它將奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼所具有(you)(you)的(de)(de)優(you)良(liang)韌性和(he)焊接性與鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼所具有(you)(you)的(de)(de)較高強度和(he)耐氯(lv)化(hua)物應力腐蝕性能結合在一起,正是這(zhe)些優(you)越的(de)(de)性能使雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼作為可焊接的(de)(de)結構材料而迅速發展,20世(shi)紀80年代以來(lai),雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼已成為和(he)馬氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)、奧氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)和(he)鐵素(su)體(ti)(ti)型(xing)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼并(bing)列的(de)(de)一個鋼類。
雙相不銹鋼(gang)有以下性能特點:
①. 含鉬雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在低應(ying)力(li)下有(you)良(liang)好(hao)的(de)耐氯化物應(ying)力(li)腐(fu)蝕性(xing)能。一(yi)般(ban)18-8型(xing)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在60℃以上中(zhong)性(xing)氯化物溶(rong)液(ye)中(zhong)容易發生(sheng)應(ying)力(li)腐(fu)蝕斷(duan)裂,在微量(liang)氯化物及(ji)硫化氫工業介質中(zhong)用這(zhe)類不(bu)銹(xiu)鋼(gang)制造的(de)熱(re)交換器(qi)、蒸發器(qi)等設備都存在著產生(sheng)應(ying)力(li)腐(fu)蝕斷(duan)裂的(de)傾(qing)向,而雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)卻有(you)良(liang)好(hao)的(de)抵抗(kang)能力(li)。
②. 含鉬雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)有良(liang)好的耐孔(kong)蝕性能。在具有相(xiang)(xiang)(xiang)同的孔(kong)蝕抗力當量值(PRE=[Cr]+3.3[Mo]+16[N])時,雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)與(yu)(yu)奧氏體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的臨界孔(kong)蝕電位相(xiang)(xiang)(xiang)仿。雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)與(yu)(yu)奧氏體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)耐孔(kong)蝕性能與(yu)(yu)AISI316L相(xiang)(xiang)(xiang)當。含25%Cr,尤其是含氮的高(gao)鉻(ge)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的耐孔(kong)蝕和縫隙腐蝕性能超過了AISI 316L。
③. 具有良好的耐腐(fu)蝕疲勞和磨損腐(fu)蝕性能。在(zai)某些腐(fu)蝕介質(zhi)的條件下(xia),適用于制作泵(beng)、閥等動力設備。
④. 綜合力學性(xing)能好(hao)。有較高的(de)(de)強度和疲勞強度,屈服強度是18-8型奧氏體(ti)不銹鋼的(de)(de)2倍(bei)。固溶態的(de)(de)延伸率達(da)到25%,韌性(xing)值Ak(V形槽口)在100J以(yi)上。
⑤. 可(ke)焊(han)性良好,熱裂(lie)傾(qing)向小,一般焊(han)前不(bu)(bu)需(xu)預熱,焊(han)后不(bu)(bu)需(xu)熱處理,可(ke)與(yu)18-8型奧氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)或碳鋼(gang)等異種(zhong)焊(han)接。
⑥. 含低鉻(ge)(18%Cr)的(de)雙相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼熱(re)加工溫度范圍(wei)比18-8型奧氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼寬,抗(kang)力小,可(ke)不經過鍛造,直(zhi)接(jie)軋制開坯生產鋼板(ban)。含高鉻(ge)(25%Cr)的(de)雙相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼熱(re)加工比奧氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼略顯困難,可(ke)以生產板(ban)、管和(he)絲等產品。
⑦. 冷(leng)加(jia)工(gong)時比18-8型奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼加(jia)工(gong)硬(ying)化效應大,在管、板承受(shou)變形初期,需施加(jia)較(jiao)大應力才能變形。
⑧. 與奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼相比,熱(re)(re)導率大(da),線膨脹系數小(xiao),適(shi)合用做設備的襯(chen)里(li)和生產復合板。也(ye)適(shi)合制作熱(re)(re)交(jiao)換器的管芯,換熱(re)(re)效率比奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼高。
⑨. 仍有(you)高(gao)鉻鐵素體不銹(xiu)鋼(gang)的(de)各(ge)種(zhong)脆(cui)性傾向(xiang),不宜用在(zai)高(gao)于(yu)300℃的(de)工作條(tiao)件。雙相不銹(xiu)鋼(gang)中鉻含量愈(yu)低,σ等脆(cui)性相的(de)危害性也愈(yu)小。
雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)具有良好的焊接(jie)性能,與鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)及奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)相(xiang)比,它既不(bu)(bu)(bu)(bu)像鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的焊接(jie)熱影(ying)響區,由于(yu)晶粒嚴重粗化而使(shi)塑韌(ren)性大幅降低;也不(bu)(bu)(bu)(bu)像奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)那(nei)樣,對焊接(jie)熱裂(lie)紋(wen)比較敏感。
雙相不銹鋼由于其(qi)特殊的優點,廣泛應用于石(shi)油(you)化工設備(bei)、海(hai)水與廢水處(chu)理(li)設備(bei)、輸(shu)油(you)輸(shu)氣(qi)管線、造紙機械等工業領域,近年來也被研究用于橋(qiao)梁承(cheng)重(zhong)結構(gou)領域,具有很好的發展前景。
我國標準GB/T 20878-2007《不銹鋼和耐熱鋼 牌號(hao)(hao)及化學成分》中加入了許多雙相不銹鋼牌號(hao)(hao)。如 14Cr18Ni11Si4AlTi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。更多的(de)牌號(hao)(hao)詳見標準。
另外,著名的2205 雙相不銹(xiu)鋼相當于我國的022Cr23Ni5Mo3N。
雙相不銹鋼可用(yong)于煉(lian)油(you)、化肥、造紙(zhi)、石(shi)油(you)、化工等領域(yu)中耐(nai)海水、耐(nai)高溫、耐(nai)濃(nong)硝(xiao)酸(suan)等的熱交換(huan)器(qi)和冷(leng)淋器(qi)及器(qi)件。
雙相不銹鋼(gang)(DSS)的主(zhu)要代(dai)表牌(pai)號(hao)(hao)一般可分(fen)為四類:低(di)合金型,代(dai)表牌(pai)號(hao)(hao)022Cr23Ni4MoCuN(2304);中合金型,代(dai)表牌(pai)號(hao)(hao)022Cr23Ni5Mo3N(2205);高合金型,代(dai)表牌(pai)號(hao)(hao)03Cr25Ni6Mo3Cu2N(225);超級雙相不銹鋼(gang)型,標準牌(pai)號(hao)(hao)022Cr25Ni7Mo4N(2507)。
低合金(jin)型(xing) 022Cr23Ni4MoCuN(2304)不(bu)含(han)鉬,在耐應力腐(fu)蝕(shi)方(fang)面可代替06Cr19Ni10(304)或06Cr17Ni12Mo2(316)使(shi)用。
中合金型(xing) 022Cr23Ni5Mo3N(2204)的耐蝕性能介(jie)于022Cr17Ni12Mo2(316L)和(he)6%Mo+N奧氏體不銹鋼(gang)之間。
高(gao)合金型一般含25%Cr,還含有鉬和(he)氮,有的(de)還含銅和(he)鎢,這類鋼(gang)的(de)耐蝕性能(neng)高(gao)于(yu)22%Cr的(de)雙相不銹鋼(gang)。
超(chao)級雙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。