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(gang)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)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在(zai)C含量較低的情況(kuang)下,Cr含量在(zai)18%~28%,Ni含量在(zai)3%~10%。有(you)些鋼(gang)(gang)還(huan)含有(you)Mo、Cu、Nb、Ti、N等(deng)合金元素。該(gai)類鋼(gang)(gang)兼有(you)奧(ao)氏體(ti)和鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的特點,與鐵素體(ti)相(xiang)比,塑性(xing)、韌性(xing)更高(gao),無室溫脆性(xing),耐晶間腐蝕(shi)性(xing)能和焊接性(xing)能均顯(xian)著提(ti)高(gao),同時還(huan)保持有(you)鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的475℃脆性(xing)以及熱導率高(gao),具有(you)超(chao)塑性(xing)等(deng)特點。與奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)相(xiang)比,強度高(gao)且耐晶間腐蝕(shi)和耐氯化物應力腐蝕(shi)有(you)明(ming)顯(xian)提(ti)高(gao)。雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)具有(you)優良的耐孔蝕(shi)性(xing)能,也是一種節鎳不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。
奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)+鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(雙相(xiang)(xiang))不(bu)銹鋼是指基(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)兼有奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)和鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)兩(liang)相(xiang)(xiang)組(zu)織并兼備兩(liang)者的特(te)征(zheng),一般(ban)它(ta)比奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)系列不(bu)銹鋼強度高,耐腐蝕性(xing)能也更優(you)越。但是由于(yu)高溫(wen)而脆化,所以(yi)一般(ban)要求(qiu)在大(da)約(yue)300℃以(yi)下(xia)用(yong)。在常(chang)溫(wen)下(xia)顯(xian)示出磁性(xing),可通過(guo)冷加工使其(qi)強化的不(bu)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)溫下基(ji)本(ben)為鐵素(su)體(ti)組織(zhi),在冷卻至室溫時具(ju)有30%~50%鐵素(su)體(ti)+奧氏體(ti)雙(shuang)相組織(zhi)。屈(qu)服強度高(gao)、超強的耐點蝕(shi)、耐應(ying)力(li)腐蝕(shi)能力(li),易(yi)于成形(xing)和焊(han)接。
由于(yu)雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)具有(you)兩相組(zu)織的(de)(de)(de)特點,通過正確(que)控制化學成分和(he)熱處(chu)理(li)工藝,使雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)兼有(you)鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)奧氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)優點。它將奧氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)所具有(you)的(de)(de)(de)優良韌性(xing)和(he)焊(han)接(jie)性(xing)與(yu)鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)所具有(you)的(de)(de)(de)較(jiao)高強度和(he)耐氯(lv)化物應(ying)力腐蝕性(xing)能結合在(zai)一(yi)起,正是這些(xie)優越(yue)的(de)(de)(de)性(xing)能使雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)作為可焊(han)接(jie)的(de)(de)(de)結構材料而迅(xun)速發展,20世紀(ji)80年代以來,雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)已成為和(he)馬氏體(ti)型(xing)(xing)、奧氏體(ti)型(xing)(xing)和(he)鐵(tie)素體(ti)型(xing)(xing)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)并(bing)列的(de)(de)(de)一(yi)個鋼(gang)(gang)(gang)類(lei)。
雙相不銹(xiu)鋼有以(yi)下性能(neng)特點:
①. 含鉬雙相不銹鋼在(zai)(zai)低應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)下有良好(hao)的(de)耐氯(lv)化(hua)物應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕性(xing)能。一般18-8型奧氏體不銹鋼在(zai)(zai)60℃以上(shang)中(zhong)性(xing)氯(lv)化(hua)物溶液中(zhong)容易發(fa)生應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕斷裂(lie),在(zai)(zai)微量氯(lv)化(hua)物及(ji)硫化(hua)氫工業(ye)介質(zhi)中(zhong)用這類不銹鋼制(zhi)造的(de)熱交換器(qi)、蒸發(fa)器(qi)等(deng)設(she)備都存在(zai)(zai)著產生應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕斷裂(lie)的(de)傾(qing)向,而雙相不銹鋼卻有良好(hao)的(de)抵(di)抗能力(li)。
②. 含(han)鉬(mu)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼有(you)良(liang)好的耐(nai)(nai)孔(kong)蝕(shi)性能(neng)(neng)。在具有(you)相(xiang)(xiang)(xiang)同的孔(kong)蝕(shi)抗(kang)力當(dang)量值(PRE=[Cr]+3.3[Mo]+16[N])時,雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼與奧氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼的臨界孔(kong)蝕(shi)電位相(xiang)(xiang)(xiang)仿。雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼與奧氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼耐(nai)(nai)孔(kong)蝕(shi)性能(neng)(neng)與AISI316L相(xiang)(xiang)(xiang)當(dang)。含(han)25%Cr,尤其是含(han)氮的高鉻雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼的耐(nai)(nai)孔(kong)蝕(shi)和(he)縫隙腐蝕(shi)性能(neng)(neng)超過(guo)了AISI 316L。
③. 具有良好的耐腐(fu)蝕疲勞和磨損腐(fu)蝕性(xing)能。在某(mou)些腐(fu)蝕介質的條件(jian)下(xia),適用于制作泵、閥等(deng)動(dong)力設備(bei)。
④. 綜合力學性能好。有較高的(de)(de)強度(du)和(he)疲勞強度(du),屈服強度(du)是18-8型(xing)奧(ao)氏體不銹鋼的(de)(de)2倍。固(gu)溶(rong)態的(de)(de)延伸率達到25%,韌性值Ak(V形槽口)在100J以上。
⑤. 可焊(han)性良(liang)好,熱(re)裂傾向小(xiao),一般(ban)焊(han)前不(bu)需(xu)(xu)預熱(re),焊(han)后不(bu)需(xu)(xu)熱(re)處理,可與18-8型奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)或碳鋼(gang)等異種焊(han)接。
⑥. 含(han)低鉻(18%Cr)的雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼熱(re)(re)加工溫度范圍比18-8型奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼寬,抗力小,可(ke)不(bu)經過鍛(duan)造,直接(jie)軋制開(kai)坯生(sheng)產鋼板(ban)。含(han)高(gao)鉻(25%Cr)的雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼熱(re)(re)加工比奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼略顯困(kun)難,可(ke)以生(sheng)產板(ban)、管和絲等(deng)產品(pin)。
⑦. 冷加工(gong)(gong)時比18-8型奧氏體不銹鋼加工(gong)(gong)硬化效應大(da),在管、板承受變形初期,需施加較大(da)應力才能變形。
⑧. 與奧氏體不銹(xiu)鋼相比,熱(re)導(dao)率大(da),線膨(peng)脹系數小,適合用做設備的襯(chen)里和生(sheng)產復合板(ban)。也適合制(zhi)作熱(re)交換器的管芯,換熱(re)效率比奧氏體不銹(xiu)鋼高。
⑨. 仍(reng)有高(gao)鉻鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼的(de)各種脆性傾向,不宜用在(zai)高(gao)于300℃的(de)工作條件。雙相(xiang)不銹(xiu)鋼中鉻含量(liang)愈(yu)低,σ等脆性相(xiang)的(de)危(wei)害性也(ye)愈(yu)小(xiao)。
雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有(you)良好的焊(han)(han)接(jie)性(xing)能,與鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)及奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)相(xiang)比,它既(ji)不(bu)(bu)像(xiang)鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的焊(han)(han)接(jie)熱(re)影響區,由于晶粒嚴重粗化而使塑韌性(xing)大幅降低;也不(bu)(bu)像(xiang)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)那樣(yang),對(dui)焊(han)(han)接(jie)熱(re)裂紋比較敏感。
雙相不銹鋼由于(yu)其特殊的優點,廣泛(fan)應用于(yu)石油化工(gong)設備、海水與(yu)廢水處理設備、輸(shu)油輸(shu)氣管線、造紙機械(xie)等工(gong)業領域,近年來也被研究用于(yu)橋梁承重結構領域,具有很好(hao)的發展前景。
我國標(biao)(biao)準GB/T 20878-2007《不(bu)銹鋼和耐熱(re)鋼 牌號及化學成分》中加入了許多雙相不(bu)銹鋼牌號。如 14Cr18Ni11Si4AlTi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。更(geng)多的牌號詳見標(biao)(biao)準。
另(ling)外,著名的(de)(de)2205 雙相不銹(xiu)鋼相當于我國(guo)的(de)(de)022Cr23Ni5Mo3N。
雙相不銹鋼可用于煉(lian)油(you)、化肥、造紙、石(shi)油(you)、化工等領(ling)域中耐海水、耐高溫、耐濃硝酸等的熱交換器(qi)和冷淋器(qi)及(ji)器(qi)件。
雙相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(DSS)的主要代(dai)(dai)(dai)表(biao)(biao)牌號(hao)(hao)一般可分為四(si)類:低合金型(xing)(xing)(xing),代(dai)(dai)(dai)表(biao)(biao)牌號(hao)(hao)022Cr23Ni4MoCuN(2304);中合金型(xing)(xing)(xing),代(dai)(dai)(dai)表(biao)(biao)牌號(hao)(hao)022Cr23Ni5Mo3N(2205);高合金型(xing)(xing)(xing),代(dai)(dai)(dai)表(biao)(biao)牌號(hao)(hao)03Cr25Ni6Mo3Cu2N(225);超級雙相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)型(xing)(xing)(xing),標準牌號(hao)(hao)022Cr25Ni7Mo4N(2507)。
低合(he)金型 022Cr23Ni4MoCuN(2304)不含鉬,在(zai)耐應力(li)腐蝕方(fang)面可代替(ti)06Cr19Ni10(304)或06Cr17Ni12Mo2(316)使用。
中(zhong)合金型 022Cr23Ni5Mo3N(2204)的耐蝕性能介于022Cr17Ni12Mo2(316L)和6%Mo+N奧氏體不銹鋼之(zhi)間。
高(gao)合金型一般含25%Cr,還含有鉬和氮,有的(de)還含銅和鎢,這類鋼的(de)耐蝕性能高(gao)于(yu)22%Cr的(de)雙相不(bu)銹(xiu)鋼。
超級雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)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。

