1. 雙(shuang)相不銹鋼(gang)的化學成分與相比(bi)例(li)
雙相不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(bu)銹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. 固溶處理的溫(wen)度對雙(shuang)相(xiang)不銹鋼相(xiang)比例的影(ying)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(bu)良(liang)影響
雙相不銹鋼(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)σ相是從鐵素體相中(zhong)(zhong)形成的(de)(de)。它使鋼(gang)變脆,降低了鋼(gang)的(de)(de)延展(zhan)性(xing)和耐沖擊韌(ren)度,使鋼(gang)材加(jia)工過(guo)程易產生各種缺陷。不同的(de)(de)鋼(gang)材,形成σ相的(de)(de)溫度也(ye)有差異。隨著σ相數量的(de)(de)增加(jia),鋼(gang)材耐蝕(shi)性(xing)將明顯下降。
4. 475℃脆性(xing)
雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)是由奧氏體和鐵(tie)素(su)(su)體兩相組成的(de)(de)(de),其(qi)中鐵(tie)素(su)(su)體所(suo)占體積比(bi)例很大(da),鐵(tie)素(su)(su)體型不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)所(suo)具有的(de)(de)(de)特征在(zai)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中也能表(biao)現出來。475℃脆(cui)性同樣也發生在(zai)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體相內。475℃脆(cui)性提高了鋼(gang)(gang)材硬度(du),但卻(que)大(da)大(da)降低了其(qi)沖擊(ji)韌度(du)值。有時(shi)為了使(shi)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)兼有耐(nai)磨(mo)性時(shi),也可利(li)用(yong)(yong)475℃時(shi)效來達到提高其(qi)耐(nai)磨(mo)性的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。除(chu)此(ci),在(zai)使(shi)用(yong)(yong)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)結構中應盡量避免在(zai)此(ci)溫度(du)長期工作。當(dang)然可以(yi)通過重新(xin)固(gu)溶處理來消除(chu)475℃脆(cui)性。
5. 合金(jin)元(yuan)素氮、碳對(dui)雙相不銹鋼耐(nai)應(ying)力
在奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)中碳和氮(dan)是(shi)強烈的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)形成(cheng)元素(su)(su),它們對鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)是(shi)不(bu)利的(de)(de)(de)(de)(de),所以(yi)在雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中要控(kong)制w(C)≤0.03%。而(er)(er)氮(dan)卻(que)有(you)(you)獨特之(zhi)處:在焊接接頭熱影響(xiang)區(qu)快速冷卻(que)時(shi)(shi),氮(dan)能(neng)促進高(gao)溫下形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)逆轉得到(dao)足夠的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)數量,以(yi)維持必要的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)平衡來提(ti)高(gao)焊接接頭耐(nai)蝕(shi)性,這(zhe)是(shi)其他合金元素(su)(su)無法替代的(de)(de)(de)(de)(de),所以(yi)說(shuo)利用(yong)和控(kong)制雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中氮(dan)含量是(shi)一個極為重要的(de)(de)(de)(de)(de)因(yin)素(su)(su)。含有(you)(you)φ(N)0.11%的(de)(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)破(po)裂(lie)敏感性指數為最(zui)(zui)小(xiao)(見圖4-3);氮(dan)含量對022Cr19Ni5Mo3Si2N雙(shuang)相(xiang)鋼(gang)應(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)破(po)裂(lie)時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)規律如圖4-4所示,從(cong)圖中可以(yi)看(kan)到(dao),氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)體(ti)(ti)積(ji)分(fen)數接近(jin)0.11%的(de)(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)應(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)破(po)裂(lie)時(shi)(shi)間(jian)最(zui)(zui)長。當氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)體(ti)(ti)積(ji)分(fen)數為0.11%時(shi)(shi),雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)體(ti)(ti)積(ji)分(fen)數為71%(見圖4-5),而(er)(er)一般認為雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐(nai)應(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)最(zui)(zui)適宜的(de)(de)(de)(de)(de)體(ti)(ti)積(ji)分(fen)數為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。