1. 雙相不銹鋼(gang)的化學成分與(yu)相比例
雙相不(bu)銹鋼按鉻的含量不同,可分成Cr18型、Cr21型和Cr25型三類,幾種常用的國內外雙(shuang)相不銹(xiu)鋼牌號和化學成分見表4-20。這三類雙相不銹鋼的相比例(體積分數,%)大致為:鐵素體相為40~60,奧氏體相為60~40。這個相比例為雙相不銹鋼的理想比例,對提高耐應力腐蝕能力極為有利。
2. 固溶處理的(de)溫度對雙相不銹鋼相比例的(de)影響
雙相不銹鋼相比例一方面取決于鋼材的化學成分,同時也與鋼材供貨狀態的固溶處理溫度有關。同一牌號的雙相不銹鋼,其固溶處理溫度不同,所獲得相比例差異很大,它直接影響到鋼材的耐應力腐蝕性能。例如,雙相不銹鋼022Cr19Ni5Mo3Si2N鋼板,取其試樣分別在850、900、980、1100、1200及1250℃進行固溶處理,采用磁性法測量出不同溫度處理后的鐵素體含量,然后分別放在100℃質量分數為40%的CaCl2溶液中進行U形彎曲試樣的應力腐蝕對比試驗。試驗結果表明該鋼以980℃固溶處理的溫度為最佳。在此溫度下固溶處理后鐵素體的體積分數為57%,試驗時間超過5000h后才產生應力腐蝕;1250℃的固溶處理后的試樣,只經過10多個小時就發生了應力腐蝕,試樣鐵素體的體積分數高達97%。可見同一化學成分的同一牌號鋼材經過不同溫度的固溶處理,可獲得相比例差異極大的組織。鋼材中鐵素體含量過高,造成粗大鐵素體的數量多,鋼材耐應力腐蝕的能力將大大降低。
3. σ相及其不良影響
雙相(xiang)不銹鋼中(zhong)的(de)(de)σ相(xiang)是從(cong)鐵素體相(xiang)中(zhong)形成(cheng)的(de)(de)。它使鋼變脆,降低了鋼的(de)(de)延展性(xing)和耐(nai)沖擊(ji)韌度,使鋼材(cai)(cai)(cai)加(jia)工過程易產(chan)生(sheng)各(ge)種(zhong)缺陷。不同的(de)(de)鋼材(cai)(cai)(cai),形成(cheng)σ相(xiang)的(de)(de)溫(wen)度也有差異(yi)。隨著σ相(xiang)數量的(de)(de)增加(jia),鋼材(cai)(cai)(cai)耐(nai)蝕(shi)性(xing)將(jiang)明顯(xian)下降。
4. 475℃脆(cui)性
雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)是由(you)奧氏(shi)體和鐵素體兩相(xiang)(xiang)(xiang)組成(cheng)的(de),其(qi)中鐵素體所占體積比例(li)很大,鐵素體型不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)所具(ju)有的(de)特征在(zai)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中也能(neng)表現(xian)出來。475℃脆性(xing)(xing)同樣(yang)也發生在(zai)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)鐵素體相(xiang)(xiang)(xiang)內。475℃脆性(xing)(xing)提(ti)高了(le)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材硬度(du)(du),但卻(que)大大降低了(le)其(qi)沖擊韌(ren)度(du)(du)值。有時(shi)為(wei)了(le)使(shi)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)兼有耐(nai)磨性(xing)(xing)時(shi),也可(ke)(ke)利用475℃時(shi)效來達到提(ti)高其(qi)耐(nai)磨性(xing)(xing)的(de)目(mu)的(de)。除此(ci),在(zai)使(shi)用雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)結構(gou)中應盡量避(bi)免在(zai)此(ci)溫度(du)(du)長(chang)期工作。當然可(ke)(ke)以(yi)通過重新(xin)固溶處理來消除475℃脆性(xing)(xing)。
5. 合金(jin)元素氮(dan)、碳對雙相不銹鋼耐(nai)應力
在(zai)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)中碳(tan)和氮(dan)是(shi)強烈(lie)的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)形(xing)成元(yuan)素(su)(su),它(ta)們對鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕是(shi)不(bu)利的(de)(de)(de),所以在(zai)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中要控(kong)制w(C)≤0.03%。而氮(dan)卻有(you)獨(du)特之處:在(zai)焊接(jie)接(jie)頭熱(re)影響區快速冷(leng)卻時(shi)(shi),氮(dan)能促進高溫(wen)下形(xing)成的(de)(de)(de)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)逆(ni)轉得到足夠的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)數量,以維(wei)持必要的(de)(de)(de)相(xiang)平衡來提高焊接(jie)接(jie)頭耐蝕性,這(zhe)是(shi)其他合金元(yuan)素(su)(su)無法替代的(de)(de)(de),所以說利用(yong)和控(kong)制雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中氮(dan)含(han)量是(shi)一個極(ji)為(wei)重要的(de)(de)(de)因素(su)(su)。含(han)有(you)φ(N)0.11%的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)應(ying)力腐(fu)蝕破裂敏感性指(zhi)數為(wei)最小(見圖(tu)4-3);氮(dan)含(han)量對022Cr19Ni5Mo3Si2N雙(shuang)相(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)應(ying)力腐(fu)蝕破裂時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)影響規律如圖(tu)4-4所示,從圖(tu)中可以看到,氮(dan)的(de)(de)(de)體(ti)(ti)積(ji)分(fen)數接(jie)近(jin)0.11%的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)應(ying)力腐(fu)蝕破裂時(shi)(shi)間(jian)最長(chang)。當氮(dan)的(de)(de)(de)體(ti)(ti)積(ji)分(fen)數為(wei)0.11%時(shi)(shi),雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)體(ti)(ti)積(ji)分(fen)數為(wei)71%(見圖(tu)4-5),而一般認為(wei)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)耐應(ying)力腐(fu)蝕的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)最適宜的(de)(de)(de)體(ti)(ti)積(ji)分(fen)數為(wei)50%~60%。
其他合金元素對鋼在不同介質中耐應力腐蝕能力的影響較為復雜,如鉬和銅對鋼在MgCl2溶液中抗應力腐蝕不利,而對其在高溫水中的耐應力腐蝕能力則有利;硅使鋼材在MgCl2、CaCl2溶液中有較好的耐應力腐蝕性能,而在高溫水中則不耐應力腐蝕。