1. 雙相不銹鋼的(de)化學成分與相比例
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. 固溶處理的溫度對(dui)雙相不銹鋼相比(bi)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(li)腐(fu)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(ying)響
雙相不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)的σ相是從鐵素(su)體相中(zhong)形(xing)成(cheng)的。它使鋼(gang)(gang)變脆,降低了鋼(gang)(gang)的延展性和耐(nai)(nai)沖擊韌度,使鋼(gang)(gang)材(cai)加(jia)工過程(cheng)易產(chan)生各種缺陷(xian)。不同(tong)的鋼(gang)(gang)材(cai),形(xing)成(cheng)σ相的溫度也有差(cha)異(yi)。隨著σ相數量的增加(jia),鋼(gang)(gang)材(cai)耐(nai)(nai)蝕性將(jiang)明(ming)顯下(xia)降。
4. 475℃脆性
雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)是由奧氏體和(he)鐵素(su)體兩(liang)相(xiang)組(zu)成的(de),其中(zhong)鐵素(su)體所占體積比例(li)很大(da),鐵素(su)體型(xing)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)所具有(you)的(de)特(te)征在雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)也能表現(xian)出(chu)來。475℃脆性同樣也發生(sheng)在雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)鐵素(su)體相(xiang)內。475℃脆性提高(gao)了鋼(gang)材(cai)硬度,但卻大(da)大(da)降低(di)了其沖擊韌(ren)度值(zhi)。有(you)時為了使(shi)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)兼有(you)耐磨性時,也可(ke)利用(yong)475℃時效來達到提高(gao)其耐磨性的(de)目的(de)。除此(ci),在使(shi)用(yong)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)結構中(zhong)應盡量避免在此(ci)溫度長期(qi)工(gong)作(zuo)。當(dang)然(ran)可(ke)以(yi)通(tong)過重(zhong)新(xin)固溶處理來消除475℃脆性。
5. 合金元素氮、碳對雙相不銹鋼耐應力
在(zai)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中碳和氮(dan)是(shi)(shi)強烈的(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)形(xing)成元素(su),它們對鋼(gang)的(de)耐腐蝕是(shi)(shi)不(bu)(bu)利的(de),所(suo)以(yi)在(zai)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中要(yao)(yao)控制w(C)≤0.03%。而(er)氮(dan)卻(que)有獨特之處:在(zai)焊接接頭(tou)熱影響(xiang)區(qu)快速冷卻(que)時(shi)(shi),氮(dan)能促進高溫下形(xing)成的(de)鐵素(su)體(ti)(ti)逆轉得到足(zu)夠的(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)數(shu)量(liang),以(yi)維持必要(yao)(yao)的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)平衡來(lai)提高焊接接頭(tou)耐蝕性(xing),這是(shi)(shi)其他合金元素(su)無法替代的(de),所(suo)以(yi)說利用和控制雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中氮(dan)含(han)量(liang)是(shi)(shi)一個極為(wei)(wei)(wei)(wei)重要(yao)(yao)的(de)因素(su)。含(han)有φ(N)0.11%的(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)應(ying)力腐蝕破(po)裂敏(min)感(gan)性(xing)指數(shu)為(wei)(wei)(wei)(wei)最小(見圖4-3);氮(dan)含(han)量(liang)對022Cr19Ni5Mo3Si2N雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)應(ying)力腐蝕破(po)裂時(shi)(shi)間(jian)的(de)影響(xiang)規律如圖4-4所(suo)示,從圖中可以(yi)看到,氮(dan)的(de)體(ti)(ti)積分(fen)數(shu)接近0.11%的(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)應(ying)力腐蝕破(po)裂時(shi)(shi)間(jian)最長。當氮(dan)的(de)體(ti)(ti)積分(fen)數(shu)為(wei)(wei)(wei)(wei)0.11%時(shi)(shi),雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中的(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)體(ti)(ti)積分(fen)數(shu)為(wei)(wei)(wei)(wei)71%(見圖4-5),而(er)一般認(ren)為(wei)(wei)(wei)(wei)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)耐應(ying)力腐蝕的(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)最適宜的(de)體(ti)(ti)積分(fen)數(shu)為(wei)(wei)(wei)(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。

