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(tie)素(su)體(ti)形成元素(su)折合成鉻的作(zuo)用,奧氏體(ti)形成元素(su)折合成鎳的作(zuo)用。該圖適用于 Cr-Ni 系,
其中: 鉻(ge)當(dang)量=w(Cr)+w(Mo)+1.5w(Si)+0.5w(Nb)
鎳當量=w(Ni)+30w(C)+0.5w(Mn)+30w(N)
從(cong)以(yi)上兩式中(zhong)可(ke)以(yi)看出,碳和氮形成的(de)影(ying)響較鎳強,為鎳的(de)30倍;硅形成a的(de)影(ying)響較鉻強,為鉻的(de)1.5倍。從(cong)圖7-1可(ke)以(yi)查(cha)出鋼中(zhong)兩相(xiang)的(de)比例(li)。設鋼具有如(ru)下(xia)成分(fen):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(kuang)下, 鎳的當(dang)量(liang)為:w(Ni)+30w(C)+0.5w(Mn)+0.5w(Nb)=9.6%+30×0.1%+0.5×2% +0.5×0.8% = 14%
鉻的(de)當量(liang)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體不銹鋼。
當w(Cr)=28%,鎳當量為12%時,鋼中的組織即為含鐵(tie)素體80%、含奧氏體20%的雙相組織。
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。
奧氏體(ti)-鐵(tie)素體(ti)雙相不銹鋼的鑄(zhu)造性能良好。實(shi)踐證明,正確地(di)控制鋼液中的氫含量是(shi)獲得致密鑄(zhu)件的關鍵之一(yi)。
奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)雙(shuang)相不(bu)銹鋼管(guan)的(de)(de)熱塑(su)性比奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼管(guan)差，因(yin)此雙(shuang)相不(bu)銹鋼的(de)(de)鍛(duan)造性能差。這是(shi)因(yin)為奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)與鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)形變(bian)不(bu)同,受外(wai)力(li)作用時(shi)(shi),8鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)與奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)變(bian)形程度不(bu)均(jun)勻,產生了附加(jia)應力(li),并降低了晶粒間的(de)(de)結合力(li)。此外(wai),鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)在大約950℃以下保溫,有析出(chu)相等脆化(hua)相的(de)(de)危險,從而降低了鋼的(de)(de)塑(su)性,導致變(bian)形困(kun)難(nan)。因(yin)此,在鍛(duan)造奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)雙(shuang)相不(bu)銹鋼的(de)(de)鍛(duan)件時(shi)(shi),必須嚴格控制鍛(duan)造工藝,并且在開始1~2次鍛(duan)造時(shi)(shi),變(bian)形量不(bu)宜(yi)太(tai)大,只需輕(qing)輕(qing)鍛(duan)打。
雙相不銹鋼的鍛造(zao)工藝規范是,始鍛溫度(du)(du)為1100~1150℃,終鍛溫度(du)(du)≥950°C。
雙相不(bu)銹鋼(gang)(gang)的切削(xue)性能與奧氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)相當。
雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing)能，主要取(qu)決于鈍化元素(su)的(de)(de)含量及(ji)其在(zai)兩相(xiang)中(zhong)的(de)(de)分(fen)配。一般來說,雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)耐蝕(shi)性(xing)(xing)，大(da)體(ti)(ti)上(shang)同鉻(ge)含量相(xiang)當(dang)的(de)(de)高鉻(ge)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)型或鉻(ge)鎳奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼 接近,并受相(xiang)比(bi)例的(de)(de)左(zuo)右。有些鋼種(如022Cr26Ni6Mo2N 鋼、022Cr22Ni5Mo3N、06Cr17Mn13Mo2N、ZG07Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N等)在(zai)濃(nong)硝酸(suan)、稀鹽(yan)酸(suan)、中(zhong)等濃(nong)度的(de)(de)硫酸(suan)、磷酸(suan)、醋酸(suan)和尿素(su)工(gong)藝介質中(zhong),雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼比(bi)普通的(de)(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼具(ju)有更(geng)優越的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing)。
雙相不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng),其(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)優于奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。這與(yu)(yu)雙相鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)存在均勻分(fen)(fen)布的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)有(you)關。雙相不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)產生晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)程度(du)與(yu)(yu)兩(liang)相的(de)(de)(de)(de)比例也(ye)有(you)關。當鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)量(liang)不(bu)大(da)時,相以(yi)孤島狀(zhuang)被奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)晶(jing)(jing)粒所包圍,即使被腐(fu)蝕(shi)(shi)也(ye)因相互未能(neng)連續成(cheng)網(wang)絡而(er)不(bu)致(zhi)于造成(cheng)更(geng)大(da)的(de)(de)(de)(de)危(wei)險。隨著彌散鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)量(liang)的(de)(de)(de)(de)增加、晶(jing)(jing)界總面積的(de)(de)(de)(de)提高(gao)(相對(dui)降低了晶(jing)(jing)間(jian)碳(tan)化(hua)物(wu)析出(chu)濃度(du))和鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相界及(ji)其(qi)(qi)內側能(neng)夠吸收更(geng)多(duo)的(de)(de)(de)(de)碳(tan)化(hua)物(wu),當達(da)到一定的(de)(de)(de)(de)極(ji)限x相含(han)量(liang)以(yi)上時,可以(yi)消除晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)傾(qing)向。但是當鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)含(han)量(liang)過多(duo),呈(cheng)連續網(wang)絡狀(zhuang)分(fen)(fen)布,則其(qi)(qi)抗(kang)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)能(neng)力(li)變差(cha)。因此,控制(zhi)適宜(yi)的(de)(de)(de)(de)兩(liang)相比例、防止相聚集長大(da)和采取正(zheng)確(que)的(de)(de)(de)(de)熱(re)處(chu)理工藝是十分(fen)(fen)重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)。與(yu)(yu)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)相比,奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)具(ju)有(you)更(geng)高(gao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)應力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)開(kai)裂性(xing)(xing)(xing)能(neng)。雙相不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)耐(nai)應力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)開(kai)裂性(xing)(xing)(xing)能(neng),會隨著鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)增加而(er)提高(gao),在約含(han)50%鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相對(dui)斷裂敏感性(xing)(xing)(xing)最小。過多(duo)的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)含(han)量(liang),會顯示高(gao)鉻鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)所具(ju)有(you)的(de)(de)(de)(de)缺點。
雙相不銹(xiu)鋼管(guan)耐氯化物應力(li)腐蝕開裂(lie)性(xing)(xing)能,在(zai)高應力(li)下(xia)與(yu)奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼相同,短時(shi)間內(nei)即產(chan)生(sheng)裂(lie)紋,在(zai)低應力(li)下(xia)壽命較長,顯示(shi)出一定(ding)的優越性(xing)(xing)。
雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼管的強(qiang)度,特(te)別是屈服強(qiang)度顯著提高,與(yu)18-8型奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼相(xiang)比(bi)是其兩倍(bei)。采用(yong)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼制(zhi)造的容器的壁厚比(bi)奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼減少30%~50%,降低了(le)生產(chan)成(cheng)本。
雙相不銹鋼管(guan)優(you)越的力學(xue)性(xing)能(neng)和耐(nai)腐蝕的綜合性(xing)能(neng),為(wei)其(qi)在石化(hua)設備(bei)、造(zao)船等行業開(kai)拓了廣闊的應用前景。
