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(xiang)不銹(xiu)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(bu)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(xiang)不銹鋼管中兩相的比例,見圖7-1。
鋼鐵素體形成(cheng)元(yuan)素折(zhe)合(he)成(cheng)鉻(ge)的作用(yong),奧氏體形成(cheng)元(yuan)素折(zhe)合(he)成(cheng)鎳的作用(yong)。該圖適用(yong)于 Cr-Ni 系,
其中: 鉻當量=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(ke)以看出,碳和氮形(xing)成的(de)影(ying)響較鎳強,為(wei)鎳的(de)30倍(bei);硅形(xing)成a的(de)影(ying)響較鉻強,為(wei)鉻的(de)1.5倍(bei)。從圖(tu)7-1可(ke)以查(cha)出鋼中兩相的(de)比例。設鋼具有(you)如(ru)下成分: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%。
此種情況下(xia), 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%
鉻的(de)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(bu)銹鋼(gang)。
當w(Cr)=28%,鎳當量為(wei)12%時,鋼中的組(zu)織即為(wei)含鐵素(su)體(ti)80%、含奧氏體(ti)20%的雙相組(zu)織。
雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)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-鐵素體雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)的(de)鑄造性能良(liang)好。實踐證明,正(zheng)確(que)地控制(zhi)鋼(gang)液中的(de)氫含量是(shi)獲得致密鑄件(jian)的(de)關鍵之一。
奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管的熱(re)塑性比奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管差(cha)，因(yin)(yin)(yin)此雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的鍛(duan)(duan)造(zao)(zao)性能(neng)差(cha)。這是因(yin)(yin)(yin)為奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)與鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)的形(xing)變不(bu)(bu)同(tong),受外(wai)力作用時,8鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)與奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)變形(xing)程(cheng)度(du)不(bu)(bu)均勻,產生了附加應力,并降低了晶粒間的結合力。此外(wai),鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)在大約(yue)950℃以(yi)下保溫,有析出相等脆化相的危險,從而降低了鋼(gang)的塑性,導致(zhi)變形(xing)困難。因(yin)(yin)(yin)此,在鍛(duan)(duan)造(zao)(zao)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的鍛(duan)(duan)件時,必須嚴(yan)格(ge)控制鍛(duan)(duan)造(zao)(zao)工藝,并且在開始1~2次(ci)鍛(duan)(duan)造(zao)(zao)時,變形(xing)量不(bu)(bu)宜太(tai)大,只需輕輕鍛(duan)(duan)打。
雙相不銹鋼的鍛(duan)造(zao)工藝(yi)規(gui)范(fan)是,始鍛(duan)溫度(du)為1100~1150℃,終鍛(duan)溫度(du)≥950°C。
雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)的(de)切削性能(neng)與奧氏體不(bu)銹鋼(gang)相(xiang)當。
雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)的(de)耐蝕(shi)性(xing)能，主(zhu)要取決于鈍化元素(su)的(de)含量及其在兩相(xiang)中(zhong)的(de)分配(pei)。一般來說,雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)耐蝕(shi)性(xing)，大(da)體上同鉻(ge)(ge)含量相(xiang)當的(de)高鉻(ge)(ge)鐵素(su)體型或(huo)鉻(ge)(ge)鎳奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang) 接近,并受相(xiang)比例的(de)左右。有些(xie)鋼(gang)種(如022Cr26Ni6Mo2N 鋼(gang)、022Cr22Ni5Mo3N、06Cr17Mn13Mo2N、ZG07Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N等)在濃硝酸、稀鹽(yan)酸、中(zhong)等濃度的(de)硫酸、磷酸、醋酸和尿素(su)工(gong)藝介質(zhi)中(zhong),雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)比普通(tong)的(de)奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有更(geng)優越的(de)耐蝕(shi)性(xing)。
雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管具有優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能,其(qi)性(xing)能優于奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。這(zhe)與雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)中存在均勻分布的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)有關(guan)。雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)產生(sheng)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)程度(du)與兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)比例(li)也(ye)有關(guan)。當鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)量(liang)不(bu)(bu)大時(shi),相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)以孤(gu)島狀被(bei)(bei)奧(ao)氏體(ti)(ti)晶(jing)(jing)粒所包(bao)圍(wei),即使被(bei)(bei)腐(fu)蝕(shi)也(ye)因相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)互未能連(lian)續成(cheng)網絡而(er)不(bu)(bu)致(zhi)于造成(cheng)更大的(de)(de)(de)(de)危險。隨著(zhu)彌散鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)量(liang)的(de)(de)(de)(de)增加、晶(jing)(jing)界(jie)總(zong)面積的(de)(de)(de)(de)提(ti)(ti)高(相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)對降低了(le)晶(jing)(jing)間(jian)碳化(hua)物(wu)析出濃度(du))和鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)界(jie)及(ji)其(qi)內側(ce)能夠吸收(shou)更多的(de)(de)(de)(de)碳化(hua)物(wu),當達到一定的(de)(de)(de)(de)極限x相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)含(han)(han)(han)量(liang)以上時(shi),可以消除(chu)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)傾向。但是當鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)含(han)(han)(han)量(liang)過(guo)多,呈連(lian)續網絡狀分布,則其(qi)抗晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)能力變差。因此(ci),控制適(shi)宜的(de)(de)(de)(de)兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比例(li)、防止(zhi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)聚集長(chang)大和采取正(zheng)確的(de)(de)(de)(de)熱處理工藝是十分重要的(de)(de)(de)(de)。與奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比,奧(ao)氏體(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有更高的(de)(de)(de)(de)耐(nai)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂性(xing)能。雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐(nai)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂性(xing)能,會隨著(zhu)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)含(han)(han)(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)增加而(er)提(ti)(ti)高,在約含(han)(han)(han)50%鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)對斷裂敏感性(xing)最(zui)小(xiao)。過(guo)多的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)含(han)(han)(han)量(liang),會顯示(shi)高鉻(ge)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)所具有的(de)(de)(de)(de)缺點(dian)。
雙(shuang)相不銹鋼管(guan)耐氯化物(wu)應力腐(fu)蝕開裂性(xing)能,在(zai)(zai)高應力下與奧氏體(ti)不銹鋼相同,短時間內(nei)即產(chan)生裂紋,在(zai)(zai)低應力下壽命(ming)較(jiao)長,顯示(shi)出(chu)一(yi)定的優越性(xing)。
雙(shuang)(shuang)相不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管的(de)強度,特別是(shi)屈(qu)服強度顯著提高,與(yu)18-8型(xing)奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)相比(bi)是(shi)其兩(liang)倍。采用雙(shuang)(shuang)相不銹(xiu)鋼(gang)(gang)制造的(de)容器的(de)壁厚比(bi)奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)減少30%~50%,降低了生產(chan)成本。
雙相(xiang)不銹鋼管(guan)優(you)越的力學性(xing)能(neng)和耐腐蝕的綜合性(xing)能(neng),為其在石化設備、造船等行(xing)業開拓(tuo)了廣(guang)闊的應用前景。
