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(su)體形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)元(yuan)素(su)折合成(cheng)(cheng)鉻的作用,奧氏體形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)元(yuan)素(su)折合成(cheng)(cheng)鎳的作用。該圖適用于 Cr-Ni 系,
其中: 鉻當(dang)量=w(Cr)+w(Mo)+1.5w(Si)+0.5w(Nb)
鎳當量=w(Ni)+30w(C)+0.5w(Mn)+30w(N)
從以(yi)上兩式中可以(yi)看出(chu),碳和(he)氮形成的(de)影響較鎳強(qiang),為鎳的(de)30倍(bei);硅(gui)形成a的(de)影響較鉻強(qiang),為鉻的(de)1.5倍(bei)。從圖7-1可以(yi)查出(chu)鋼中兩相的(de)比例。設鋼具有如下(xia)成分: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(zhong)情況下, 鎳的當量為:w(Ni)+30w(C)+0.5w(Mn)+0.5w(Nb)=9.6%+30×0.1%+0.5×2% +0.5×0.8% = 14%
鉻(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體(ti)不銹鋼。
當(dang)w(Cr)=28%,鎳當(dang)量(liang)為(wei)(wei)12%時,鋼中(zhong)的組(zu)織(zhi)即為(wei)(wei)含(han)(han)鐵素體(ti)80%、含(han)(han)奧(ao)氏體(ti)20%的雙(shuang)相組(zu)織(zhi)。
雙相不(bu)銹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(tie)素體雙相不銹鋼(gang)的(de)鑄造性能良好。實(shi)踐(jian)證明(ming),正確地控制鋼(gang)液(ye)中的(de)氫含量是獲得致密鑄件的(de)關(guan)鍵之一(yi)。
奧(ao)氏(shi)體-鐵(tie)(tie)素(su)(su)體雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管(guan)的(de)(de)熱塑性比奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管(guan)差，因此(ci)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)鍛造性能差。這是因為(wei)奧(ao)氏(shi)體與鐵(tie)(tie)素(su)(su)體的(de)(de)形(xing)變(bian)不(bu)同,受外力作(zuo)用(yong)時,8鐵(tie)(tie)素(su)(su)體與奧(ao)氏(shi)體變(bian)形(xing)程度不(bu)均勻,產生了附加應力,并(bing)降(jiang)低了晶粒(li)間的(de)(de)結合力。此(ci)外,鐵(tie)(tie)素(su)(su)體在大約(yue)950℃以下保溫(wen),有析(xi)出相(xiang)等脆化相(xiang)的(de)(de)危(wei)險(xian),從而(er)降(jiang)低了鋼(gang)的(de)(de)塑性,導致變(bian)形(xing)困難。因此(ci),在鍛造奧(ao)氏(shi)體-鐵(tie)(tie)素(su)(su)體雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)鍛件時,必須(xu)嚴(yan)格控(kong)制鍛造工藝,并(bing)且在開(kai)始1~2次鍛造時,變(bian)形(xing)量不(bu)宜太大,只需(xu)輕輕鍛打。
雙相不銹(xiu)鋼(gang)的鍛造工藝規(gui)范(fan)是,始鍛溫度(du)為1100~1150℃,終(zhong)鍛溫度(du)≥950°C。
雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼的切削性(xing)能與奧氏體不(bu)(bu)銹鋼相當。
雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼管的(de)(de)(de)耐蝕性(xing)(xing)能(neng)，主要取決(jue)于(yu)鈍化(hua)元素(su)(su)的(de)(de)(de)含量及其在兩相(xiang)(xiang)中的(de)(de)(de)分配。一般來說,雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼管耐蝕性(xing)(xing)，大體(ti)上同(tong)鉻含量相(xiang)(xiang)當的(de)(de)(de)高(gao)鉻鐵素(su)(su)體(ti)型或(huo)鉻鎳(nie)奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼 接近,并受相(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)的(de)(de)(de)左右。有(you)些鋼種(如(ru)022Cr26Ni6Mo2N 鋼、022Cr22Ni5Mo3N、06Cr17Mn13Mo2N、ZG07Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N等(deng))在濃硝酸、稀鹽酸、中等(deng)濃度的(de)(de)(de)硫酸、磷酸、醋酸和尿素(su)(su)工藝介(jie)質中,雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼比(bi)(bi)普通的(de)(de)(de)奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼具(ju)有(you)更優越的(de)(de)(de)耐蝕性(xing)(xing)。
雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管具(ju)(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)耐晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng),其(qi)性(xing)能(neng)優于(yu)奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。這與雙相(xiang)鋼(gang)中存在均勻分布(bu)的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)有(you)關(guan)。雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)產(chan)生晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)程(cheng)度與兩(liang)相(xiang)的(de)(de)(de)比例也(ye)有(you)關(guan)。當鐵(tie)素(su)(su)體(ti)量(liang)(liang)(liang)(liang)不(bu)(bu)大(da)(da)時(shi),相(xiang)以(yi)孤(gu)島狀(zhuang)被(bei)奧(ao)氏體(ti)晶(jing)(jing)粒所包圍,即(ji)使被(bei)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)也(ye)因(yin)相(xiang)互(hu)未能(neng)連(lian)續成網(wang)絡而(er)不(bu)(bu)致于(yu)造成更大(da)(da)的(de)(de)(de)危險(xian)。隨(sui)著(zhu)彌散鐵(tie)素(su)(su)體(ti)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)增加(jia)、晶(jing)(jing)界總面積的(de)(de)(de)提高(相(xiang)對降低了晶(jing)(jing)間(jian)碳化物析出(chu)濃度)和(he)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)界及其(qi)內側能(neng)夠吸收更多(duo)的(de)(de)(de)碳化物,當達(da)到(dao)一定(ding)的(de)(de)(de)極限(xian)x相(xiang)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)以(yi)上時(shi),可以(yi)消除晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)傾(qing)向(xiang)。但是(shi)當鐵(tie)素(su)(su)體(ti)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)過多(duo),呈連(lian)續網(wang)絡狀(zhuang)分布(bu),則其(qi)抗晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)能(neng)力變差。因(yin)此,控(kong)制(zhi)適宜(yi)的(de)(de)(de)兩(liang)相(xiang)比例、防(fang)止相(xiang)聚集長(chang)大(da)(da)和(he)采取正確的(de)(de)(de)熱處理工藝是(shi)十分重(zhong)要的(de)(de)(de)。與奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)相(xiang)比,奧(ao)氏體(ti)-鐵(tie)素(su)(su)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)具(ju)(ju)有(you)更高的(de)(de)(de)耐應力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)開(kai)裂(lie)性(xing)能(neng)。雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐應力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)開(kai)裂(lie)性(xing)能(neng),會(hui)(hui)隨(sui)著(zhu)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)增加(jia)而(er)提高,在約(yue)含(han)(han)50%鐵(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)對斷裂(lie)敏感(gan)性(xing)最小。過多(duo)的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang),會(hui)(hui)顯示高鉻鐵(tie)素(su)(su)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)所具(ju)(ju)有(you)的(de)(de)(de)缺點。
雙相不銹(xiu)鋼管耐(nai)氯化(hua)物(wu)應(ying)力(li)腐蝕開裂性(xing)能,在高應(ying)力(li)下與奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼相同,短時間內即產生裂紋,在低應(ying)力(li)下壽命較長,顯示出一定的優越性(xing)。
雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管的(de)強度(du)(du),特別是屈(qu)服(fu)強度(du)(du)顯著提高,與18-8型奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)相(xiang)(xiang)比是其(qi)兩倍。采用(yong)雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)制造的(de)容器的(de)壁厚比奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)減少(shao)30%~50%,降低了生產成本。
雙相不銹鋼管(guan)優(you)越(yue)的(de)(de)力學(xue)性能和耐腐蝕的(de)(de)綜合性能,為(wei)其在石化設備、造(zao)船等行業(ye)開拓了廣闊的(de)(de)應用前(qian)景。
