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(gang)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(guan)中兩相的比例,見圖7-1。
鋼鐵素(su)體形成元(yuan)素(su)折合(he)(he)成鉻(ge)的(de)作用(yong),奧氏體形成元(yuan)素(su)折合(he)(he)成鎳的(de)作用(yong)。該(gai)圖適(shi)用(yong)于 Cr-Ni 系,
其中: 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(cong)以(yi)上兩式中可(ke)以(yi)看出,碳和氮形(xing)成(cheng)的影響較(jiao)鎳(nie)強(qiang)(qiang),為(wei)鎳(nie)的30倍;硅形(xing)成(cheng)a的影響較(jiao)鉻強(qiang)(qiang),為(wei)鉻的1.5倍。從(cong)圖7-1可(ke)以(yi)查出鋼中兩相的比例。設(she)鋼具有如下成(cheng)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%
鉻的當量為(wei):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(nie)當量為12%時,鋼中的組織(zhi)即為含鐵(tie)素體80%、含奧氏體20%的雙相組織(zhi)。
雙相不銹(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)-鐵素體(ti)雙(shuang)相不銹鋼的鑄造性(xing)能良好。實踐(jian)證(zheng)明,正確地控(kong)制鋼液中的氫含(han)量是獲得致密鑄件的關鍵之一。
奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹鋼管的(de)熱塑性(xing)比奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼管差，因(yin)此雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹鋼的(de)鍛造性(xing)能差。這(zhe)是因(yin)為奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)與(yu)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)的(de)形(xing)變(bian)不(bu)同(tong),受外(wai)力作用時,8鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)與(yu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)變(bian)形(xing)程度(du)不(bu)均勻,產(chan)生(sheng)了(le)附加(jia)應力,并(bing)降低(di)了(le)晶粒間的(de)結合力。此外(wai),鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)在(zai)(zai)大(da)約950℃以下保溫,有析出相等脆化相的(de)危(wei)險(xian),從(cong)而降低(di)了(le)鋼的(de)塑性(xing),導(dao)致變(bian)形(xing)困(kun)難。因(yin)此,在(zai)(zai)鍛造奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹鋼的(de)鍛件時,必須嚴格(ge)控制鍛造工藝,并(bing)且(qie)在(zai)(zai)開始1~2次(ci)鍛造時,變(bian)形(xing)量不(bu)宜太大(da),只需(xu)輕(qing)輕(qing)鍛打。
雙相不銹鋼(gang)的鍛(duan)(duan)造工藝規(gui)范是,始(shi)鍛(duan)(duan)溫(wen)度(du)為1100~1150℃,終鍛(duan)(duan)溫(wen)度(du)≥950°C。
雙相不銹鋼的切削性(xing)能與奧氏體不銹鋼相當。
雙相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼管的耐蝕(shi)性能，主要取決于(yu)鈍化元素(su)的含量及其(qi)在兩(liang)相中的分配。一(yi)般來說,雙相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼管耐蝕(shi)性，大體上同鉻含量相當(dang)的高(gao)鉻鐵素(su)體型(xing)或鉻鎳奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼 接近,并受相比例的左右。有(you)些鋼種(如022Cr26Ni6Mo2N 鋼、022Cr22Ni5Mo3N、06Cr17Mn13Mo2N、ZG07Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N等(deng))在濃(nong)硝(xiao)酸(suan)(suan)、稀(xi)鹽酸(suan)(suan)、中等(deng)濃(nong)度的硫(liu)酸(suan)(suan)、磷(lin)酸(suan)(suan)、醋(cu)酸(suan)(suan)和尿素(su)工藝介質中,雙相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼比普通的奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼具有(you)更(geng)優越的耐蝕(shi)性。
雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)具(ju)有(you)優良的(de)(de)耐晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)性能(neng),其(qi)性能(neng)優于奧氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。這與雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)中存在均勻(yun)分(fen)布(bu)的(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)有(you)關(guan)。雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)產生晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)的(de)(de)程度與兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)比例也有(you)關(guan)。當(dang)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)量(liang)(liang)(liang)不(bu)(bu)大時(shi),相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)以孤島(dao)狀被奧氏體(ti)(ti)(ti)晶(jing)(jing)粒(li)所包(bao)圍,即使被腐蝕(shi)也因相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)互未能(neng)連(lian)續成(cheng)網絡而不(bu)(bu)致(zhi)于造成(cheng)更(geng)大的(de)(de)危險。隨著彌散(san)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)增加(jia)、晶(jing)(jing)界總面積的(de)(de)提(ti)高(相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)降(jiang)低了晶(jing)(jing)間(jian)碳化物析出濃(nong)度)和鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)界及其(qi)內側能(neng)夠吸收更(geng)多的(de)(de)碳化物,當(dang)達到(dao)一(yi)定的(de)(de)極(ji)限x相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)以上時(shi),可以消除晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)傾向。但是當(dang)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)過多,呈(cheng)連(lian)續網絡狀分(fen)布(bu),則(ze)其(qi)抗晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)能(neng)力(li)變差。因此(ci),控制適宜的(de)(de)兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比例、防止相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)聚集(ji)長(chang)大和采取正確的(de)(de)熱處理工藝是十分(fen)重要的(de)(de)。與奧氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比,奧氏體(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)具(ju)有(you)更(geng)高的(de)(de)耐應力(li)腐蝕(shi)開裂性能(neng)。雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐應力(li)腐蝕(shi)開裂性能(neng),會隨著鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)增加(jia)而提(ti)高,在約含(han)(han)(han)(han)50%鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)斷裂敏感性最(zui)小。過多的(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang),會顯示(shi)高鉻鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)所具(ju)有(you)的(de)(de)缺點。
雙(shuang)相(xiang)不銹鋼管耐氯化物應(ying)力腐蝕(shi)開裂性能,在(zai)高應(ying)力下(xia)與(yu)奧氏體不銹鋼相(xiang)同,短時間內即產生裂紋,在(zai)低應(ying)力下(xia)壽命較長,顯示出一(yi)定的優越性。
雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管的強(qiang)度,特別是屈服(fu)強(qiang)度顯著提高,與18-8型奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)相(xiang)比是其(qi)兩倍(bei)。采用雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)制造的容器的壁厚比奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)減(jian)少30%~50%,降低了生產成本(ben)。
雙相(xiang)不銹鋼(gang)管優越的力學性能和(he)耐腐(fu)蝕的綜合性能,為其在(zai)石化(hua)設備、造船等行(xing)業開拓了(le)廣闊(kuo)的應用前景。
