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(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(tie)素體(ti)不銹鋼(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。
鋼鐵素體(ti)形(xing)成(cheng)元素折合成(cheng)鉻的作(zuo)(zuo)用,奧氏體(ti)形(xing)成(cheng)元素折合成(cheng)鎳的作(zuo)(zuo)用。該圖適用于 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(cong)以上兩式中可以看出(chu),碳和氮(dan)形(xing)成的影響較(jiao)鎳(nie)強,為鎳(nie)的30倍;硅形(xing)成a的影響較(jiao)鉻強,為鉻的1.5倍。從(cong)圖7-1可以查(cha)出(chu)鋼中兩相(xiang)的比例(li)。設(she)鋼具有如下成分: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(ci)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(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(gang)。
當w(Cr)=28%,鎳(nie)當量(liang)為12%時,鋼中的(de)組織即為含(han)鐵素(su)體80%、含(han)奧氏體20%的(de)雙相組織。
雙相不銹鋼管(guan)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)雙相不銹鋼(gang)的(de)(de)鑄造性能良好(hao)。實踐證明(ming),正確地控制鋼(gang)液中的(de)(de)氫含量是(shi)獲(huo)得致(zhi)密鑄件的(de)(de)關鍵之一。
奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)-鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)管的(de)熱塑性(xing)比奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)管差，因此(ci)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)的(de)鍛造性(xing)能差。這(zhe)是(shi)因為奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)與鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)形(xing)變不(bu)同(tong),受外力(li)(li)作用時(shi),8鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)與奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)變形(xing)程度不(bu)均(jun)勻,產生(sheng)了附(fu)加應(ying)力(li)(li),并降低(di)了晶粒(li)間的(de)結合(he)力(li)(li)。此(ci)外,鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)在(zai)大約950℃以下(xia)保溫(wen),有析出相(xiang)(xiang)(xiang)等脆化(hua)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)危險,從(cong)而降低(di)了鋼(gang)的(de)塑性(xing),導致變形(xing)困難。因此(ci),在(zai)鍛造奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)-鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)的(de)鍛件時(shi),必須嚴格控制(zhi)鍛造工藝,并且在(zai)開始(shi)1~2次鍛造時(shi),變形(xing)量不(bu)宜太大,只需輕輕鍛打。
雙相不銹(xiu)鋼的(de)鍛(duan)(duan)(duan)造(zao)工藝規范是,始鍛(duan)(duan)(duan)溫(wen)度(du)為1100~1150℃,終鍛(duan)(duan)(duan)溫(wen)度(du)≥950°C。
雙相(xiang)不銹(xiu)鋼的切削(xue)性(xing)能與(yu)奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼相(xiang)當。
雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)管的(de)耐(nai)蝕性能，主要取決于鈍化元素的(de)含(han)量及其在(zai)(zai)兩相(xiang)中(zhong)的(de)分(fen)配。一般來(lai)說,雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)管耐(nai)蝕性，大體(ti)上同鉻含(han)量相(xiang)當的(de)高鉻鐵(tie)素體(ti)型或(huo)鉻鎳(nie)奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang) 接近(jin),并(bing)受相(xiang)比例的(de)左右(you)。有些鋼(gang)種(如022Cr26Ni6Mo2N 鋼(gang)、022Cr22Ni5Mo3N、06Cr17Mn13Mo2N、ZG07Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N等(deng)(deng))在(zai)(zai)濃(nong)硝酸(suan)、稀鹽酸(suan)、中(zhong)等(deng)(deng)濃(nong)度的(de)硫酸(suan)、磷酸(suan)、醋(cu)酸(suan)和尿素工藝介質中(zhong),雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)比普(pu)通的(de)奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)具有更優越的(de)耐(nai)蝕性。
雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管具有(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng),其性(xing)能(neng)優于奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。這(zhe)與(yu)雙相(xiang)(xiang)鋼(gang)中存(cun)在均勻(yun)分布的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)有(you)關。雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)產生晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)程度與(yu)兩(liang)相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)比(bi)(bi)例(li)也(ye)有(you)關。當鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)量不(bu)(bu)(bu)大(da)時(shi),相(xiang)(xiang)以孤島狀被奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)晶粒所包圍,即(ji)使被腐(fu)(fu)蝕(shi)也(ye)因相(xiang)(xiang)互未能(neng)連續(xu)(xu)成網(wang)絡(luo)而不(bu)(bu)(bu)致于造(zao)成更(geng)大(da)的(de)(de)(de)危險。隨著彌散鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)量的(de)(de)(de)增加、晶界(jie)總面(mian)積的(de)(de)(de)提高(gao)(相(xiang)(xiang)對(dui)降低了晶間(jian)碳化物析出濃度)和鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)界(jie)及其內側(ce)能(neng)夠吸收更(geng)多(duo)的(de)(de)(de)碳化物,當達到一定的(de)(de)(de)極限x相(xiang)(xiang)含(han)量以上(shang)時(shi),可以消除晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)傾向。但是當鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)量過(guo)多(duo),呈連續(xu)(xu)網(wang)絡(luo)狀分布,則(ze)其抗晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)能(neng)力變(bian)差。因此,控制適宜的(de)(de)(de)兩(liang)相(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)、防止相(xiang)(xiang)聚集(ji)長大(da)和采取正確的(de)(de)(de)熱(re)處理(li)工藝是十分重要的(de)(de)(de)。與(yu)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)相(xiang)(xiang)比(bi)(bi),奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有(you)更(geng)高(gao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)開裂(lie)性(xing)能(neng)。雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐(nai)(nai)應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)開裂(lie)性(xing)能(neng),會隨著鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)量的(de)(de)(de)增加而提高(gao),在約含(han)50%鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)對(dui)斷裂(lie)敏感性(xing)最小。過(guo)多(duo)的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)量,會顯(xian)示高(gao)鉻鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)所具有(you)的(de)(de)(de)缺點。
雙相不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)耐氯化物應力腐蝕開裂(lie)性能,在高應力下(xia)與奧氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)相同,短時間內即產(chan)生(sheng)裂(lie)紋,在低應力下(xia)壽命較(jiao)長,顯(xian)示出一(yi)定的優越性。
雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)強(qiang)度,特別是(shi)屈服(fu)強(qiang)度顯著提高,與18-8型奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)相比是(shi)其兩倍(bei)。采用雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)制造(zao)的(de)容器的(de)壁厚比奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)減少(shao)30%~50%,降低了生產成本。
雙相(xiang)不銹鋼管優越的力(li)學(xue)性能(neng)和耐腐蝕(shi)的綜合性能(neng),為(wei)其在石(shi)化(hua)設備、造船等(deng)行業(ye)開拓了廣闊的應用前景。
