以不銹性、耐蝕性為主要特性,且鉻的質量分數至少為10.5%, 碳的質量分數最大不超過1.2%,基體兼有奧氏體和鐵素體兩相組織(其中較少相的含量一般大于15%),有磁性,可通過冷加工使其強化的不銹鋼，稱為奧氏體-鐵素體(雙相)型不銹鋼。由于奧氏體相的存在,降低了高鉻鐵素體的脆性,防止了晶粒長大的傾向,提高了鋼的韌性；由于鐵素體的存在，雙相不銹鋼對晶間腐蝕敏感小,具有優良的耐晶間腐蝕性能,而且其耐應力腐蝕開裂性能,隨鐵素體含量的增加而提高,但過高的鐵素體含量,會顯示出高鉻鐵素體不銹鋼的一些缺點。雙相不銹鋼的性能,同鐵素體和奧氏體相的平衡比例有很大的關系,而兩相的比例在很大程度上取決于鋼的化學成分和熱處理溫度等因素。
借助于鉻-鎳當量圖可以大致確定某種鋼的組織以及雙相不銹鋼管中兩相的比例,見圖7-1。
鋼鐵素體(ti)形成(cheng)(cheng)(cheng)元素折(zhe)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)鉻的作(zuo)用(yong),奧氏體(ti)形成(cheng)(cheng)(cheng)元素折(zhe)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)鎳(nie)的作(zuo)用(yong)。該(gai)圖適(shi)用(yong)于(yu) Cr-Ni 系(xi),
其(qi)中: 鉻(ge)當量=w(Cr)+w(Mo)+1.5w(Si)+0.5w(Nb)
鎳當量=w(Ni)+30w(C)+0.5w(Mn)+30w(N)
從以上兩式中可以看出(chu),碳和氮形成(cheng)的(de)影響(xiang)較鎳強,為鎳的(de)30倍;硅(gui)形成(cheng)a的(de)影響(xiang)較鉻強,為鉻的(de)1.5倍。從圖7-1可以查出(chu)鋼中兩相(xiang)的(de)比例。設鋼具有如下成(cheng)分:w(C)=0.1%,w(Mn)=2.0%,w(Si)=0.75%,w(Cr)=19.5%,w(Ni) =9.6%,w(Nb)=0.8%w(Mo)=1.5%。
此種情況下, 鎳的當(dang)量為(wei):w(Ni)+30w(C)+0.5w(Mn)+0.5w(Nb)=9.6%+30×0.1%+0.5×2% +0.5×0.8% = 14%
鉻(ge)的當量為:w(Cr) +w(Mo)+1.5w(Si)+0.5w(Nb)=19.5%+1.5%+1.5×0.75% +0.5×0.8% = 22.525%
此種鋼的成分用小圓圈標明在圖7-1中,它是組織為帶有少量鐵素體的奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)。
當w(Cr)=28%,鎳(nie)當量為12%時(shi),鋼(gang)中的組織即(ji)為含(han)(han)鐵(tie)素(su)體80%、含(han)(han)奧氏體20%的雙(shuang)相(xiang)組織。
雙相不(bu)銹(xiu)鋼管具有優良的焊接性能,焊前不需預熱,焊后一般也不需要熱處理,均不會出現焊接裂縫。若鐵素體比例很大,也有可能出現475℃脆化現象;高鉻鐵素體-奧氏體不銹鋼中將產生顯著的相脆化現象。在焊接時最好采用雙相不銹鋼焊條,從而能夠避免冷卻時形成裂紋。在使用條件較為苛刻的腐蝕介質環境中,焊后最好再進行一次固溶處理。
奧(ao)氏體-鐵素體雙相不銹(xiu)鋼的(de)鑄造性(xing)能良好。實踐證明,正確(que)地控制(zhi)鋼液中的(de)氫(qing)含量是獲(huo)得致密鑄件的(de)關鍵之(zhi)一。
奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)-鐵(tie)素(su)(su)體(ti)雙相(xiang)不銹鋼(gang)管的(de)(de)熱塑性比奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang)管差，因此(ci)雙相(xiang)不銹鋼(gang)的(de)(de)鍛(duan)造(zao)(zao)性能差。這(zhe)是(shi)因為奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)與鐵(tie)素(su)(su)體(ti)的(de)(de)形變不同,受外力(li)作用時(shi),8鐵(tie)素(su)(su)體(ti)與奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)變形程度不均(jun)勻(yun),產生了(le)附加(jia)應力(li),并降(jiang)低了(le)晶(jing)粒(li)間(jian)的(de)(de)結合(he)力(li)。此(ci)外,鐵(tie)素(su)(su)體(ti)在(zai)大(da)約950℃以下保溫(wen),有(you)析出相(xiang)等脆(cui)化相(xiang)的(de)(de)危險,從(cong)而降(jiang)低了(le)鋼(gang)的(de)(de)塑性,導致變形困難。因此(ci),在(zai)鍛(duan)造(zao)(zao)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)-鐵(tie)素(su)(su)體(ti)雙相(xiang)不銹鋼(gang)的(de)(de)鍛(duan)件時(shi),必須嚴格控制鍛(duan)造(zao)(zao)工藝,并且在(zai)開始1~2次鍛(duan)造(zao)(zao)時(shi),變形量不宜太大(da),只需(xu)輕(qing)輕(qing)鍛(duan)打。
雙相不銹鋼的鍛(duan)造(zao)工藝規范是,始鍛(duan)溫(wen)度(du)為1100~1150℃,終(zhong)鍛(duan)溫(wen)度(du)≥950°C。
雙相(xiang)不銹鋼的切削性(xing)能與奧氏體不銹鋼相(xiang)當。
雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管的(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)能，主要取決于鈍化(hua)元(yuan)素(su)(su)的(de)含量及其在兩(liang)相中的(de)分配(pei)。一般來說,雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管耐蝕(shi)(shi)性(xing)，大(da)體(ti)(ti)上(shang)同鉻含量相當的(de)高鉻鐵素(su)(su)體(ti)(ti)型或鉻鎳奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang) 接近,并受相比例(li)的(de)左右。有些鋼(gang)(gang)種(如022Cr26Ni6Mo2N 鋼(gang)(gang)、022Cr22Ni5Mo3N、06Cr17Mn13Mo2N、ZG07Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N等)在濃硝酸(suan)(suan)、稀(xi)鹽酸(suan)(suan)、中等濃度的(de)硫(liu)酸(suan)(suan)、磷酸(suan)(suan)、醋(cu)酸(suan)(suan)和尿素(su)(su)工藝介質(zhi)中,雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)比普通的(de)奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)具有更優越的(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)。
雙相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管具有(you)優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng),其性(xing)能(neng)優于(yu)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。這與雙相鋼(gang)(gang)中存在均(jun)勻(yun)分(fen)布(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)有(you)關。雙相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)產生(sheng)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)程度(du)與兩(liang)相的(de)(de)(de)(de)(de)比例(li)也(ye)有(you)關。當(dang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)量不(bu)(bu)大時(shi),相以(yi)(yi)孤島(dao)狀被奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)晶(jing)粒所包圍,即使被腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)也(ye)因相互未能(neng)連續成(cheng)(cheng)網(wang)絡而不(bu)(bu)致于(yu)造成(cheng)(cheng)更(geng)大的(de)(de)(de)(de)(de)危險。隨著彌散鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)量的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加、晶(jing)界(jie)(jie)總(zong)面(mian)積的(de)(de)(de)(de)(de)提高(相對降低了晶(jing)間(jian)碳化物析出濃度(du))和鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相界(jie)(jie)及其內側能(neng)夠吸收更(geng)多的(de)(de)(de)(de)(de)碳化物,當(dang)達(da)到一定的(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)限x相含(han)量以(yi)(yi)上時(shi),可以(yi)(yi)消除晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)傾向。但是(shi)當(dang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)量過多,呈連續網(wang)絡狀分(fen)布(bu),則(ze)其抗晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)能(neng)力變差。因此(ci),控(kong)制適宜的(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)相比例(li)、防止相聚集長大和采取正(zheng)確的(de)(de)(de)(de)(de)熱處理工藝(yi)是(shi)十分(fen)重要的(de)(de)(de)(de)(de)。與奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)相比,奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)具有(you)更(geng)高的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)應力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)開(kai)裂(lie)(lie)性(xing)能(neng)。雙相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)耐(nai)(nai)應力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)開(kai)裂(lie)(lie)性(xing)能(neng),會隨著鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)量的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加而提高,在約含(han)50%鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相對斷(duan)裂(lie)(lie)敏(min)感性(xing)最小。過多的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)量,會顯示高鉻(ge)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)所具有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)缺點。
雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼管耐氯化物應力腐蝕開裂性能,在高應力下與(yu)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼相(xiang)同,短時間(jian)內即產生裂紋,在低應力下壽命較長,顯(xian)示出(chu)一定的優越(yue)性。
雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)管的(de)(de)強(qiang)度,特別(bie)是屈服強(qiang)度顯著提高,與18-8型奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)相比(bi)是其兩倍。采用雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)制造的(de)(de)容器(qi)的(de)(de)壁(bi)厚(hou)比(bi)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)減少30%~50%,降低(di)了生產成(cheng)本。
雙相(xiang)不銹鋼管優(you)越(yue)的力學性(xing)(xing)能(neng)和耐(nai)腐蝕的綜合性(xing)(xing)能(neng),為其在(zai)石(shi)化設備(bei)、造船等行業開拓(tuo)了廣(guang)闊的應用(yong)前(qian)景。
