由于現代工業技術的發展,傳統的奧氏體不銹鋼經常遭到晶間腐蝕(shi)、點腐蝕、縫隙腐(fu)蝕、應力腐蝕等局部腐蝕的破壞,雙(shuang)相不(bu)銹鋼在上述腐蝕類型中表現出了某些優越性,為其發展與應用帶來了巨大的動力。
雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼是指在奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的基礎上提高鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)元素鉻(ge)、錳、硅、鈮等元素含量(liang)(liang),降(jiang)低奧氏(shi)體(ti)(ti)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)元素鎳、碳、錳、氮的含量(liang)(liang),從(cong)而得到的奧氏(shi)體(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)雙(shuang)相(xiang)組織,它兼有(you)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)和奧氏(shi)體(ti)(ti)鋼的性能特點,而且(qie)此(ci)兩相(xiang)組織要獨立存在,且(qie)含量(liang)(liang)較大。
雙相不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)物理性能介于鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)鋼(gang)和奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)鋼(gang)之間,與奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)鋼(gang)相比,熱(re)導率大,熱(re)膨脹系(xi)數小(xiao),并具有鐵(tie)磁性。一般認為,在(zai)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)基體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)上(shang)有大于或等于15%的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)或在(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)基體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)上(shang)有大于或等于15%的(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti),均可稱為奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)+鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)雙相不(bu)(bu)銹鋼(gang),簡稱為雙相不(bu)(bu)銹鋼(gang)。
奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)的(de)存(cun)在(zai)降低了(le)(le)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)的(de)脆性(xing)和晶粒長大(da)速(su)度,提(ti)高了(le)(le)韌性(xing)和可焊性(xing);鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)的(de)存(cun)在(zai)提(ti)高了(le)(le)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)的(de)屈服強度,耐(nai)應力腐蝕、晶間腐蝕和孔蝕性(xing)能也顯著提(ti)高。雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)屈服強度約(yue)為18-8型奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)的(de)2~3倍,抗拉強度與奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)相(xiang)(xiang)當,斷裂伸(shen)長率較低。由于雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)含量較多(duo),雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)仍保留(liu)有鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)的(de)脆性(xing)問題。隨鋼(gang)(gang)中鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)比例增(zeng)(zeng)大(da),鋼(gang)(gang)的(de)韌性(xing)降低,脆性(xing)傾(qing)向(xiang)增(zeng)(zeng)大(da)。但由于奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)的(de)存(cun)在(zai),雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)脆性(xing)傾(qing)向(xiang)明顯比鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)要低。
雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼連續使用的(de)溫度范圍為(wei)(wei)-50℃~250℃,一般(ban)不(bu)(bu)(bu)宜(yi)在300℃以上(shang)使用。雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼一般(ban)含(han)(han)(han)鉻(ge)(ge)18%~28%,鎳(nie)的(de)含(han)(han)(han)量不(bu)(bu)(bu)超過(guo)8%,往往加(jia)(jia)入鉬(mu)、銅、鈦、鈮(ni)等元素提(ti)高(gao)(gao)耐蝕性(xing)(xing)。由于鎳(nie)含(han)(han)(han)量低(di)(di)(di),價(jia)格并不(bu)(bu)(bu)比奧氏體(ti)鋼更高(gao)(gao)。雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼具有(you)優良的(de)冷、熱(re)加(jia)(jia)工性(xing)(xing)能(neng)(neng)和焊(han)(han)接(jie)性(xing)(xing)能(neng)(neng),焊(han)(han)接(jie)后(hou)熱(re)裂的(de)傾向(xiang)比奧氏體(ti)鋼低(di)(di)(di),脆化傾向(xiang)比鐵素體(ti)鋼低(di)(di)(di)。但焊(han)(han)接(jie)會(hui)導致焊(han)(han)縫(feng)區域鐵素體(ti)含(han)(han)(han)量增(zeng)多以及晶間腐蝕敏感性(xing)(xing)增(zeng)大,為(wei)(wei)了保(bao)證焊(han)(han)縫(feng)性(xing)(xing)能(neng)(neng),雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼焊(han)(han)接(jie)應采用特定鋼種(zhong)推薦的(de)專(zhuan)用焊(han)(han)接(jie)材料和焊(han)(han)接(jie)規范,焊(han)(han)后(hou)焊(han)(han)縫(feng)組織中(zhong)應含(han)(han)(han)有(you)50%左右的(de)奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。為(wei)(wei)了避免(mian)脆性(xing)(xing)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)析出(chu),高(gao)(gao)鉻(ge)(ge)鉬(mu)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼的(de)熱(re)處理及熱(re)加(jia)(jia)上(shang)溫度不(bu)(bu)(bu)能(neng)(neng)低(di)(di)(di)于950℃,低(di)(di)(di)鉻(ge)(ge)鉬(mu)鋼不(bu)(bu)(bu)能(neng)(neng)低(di)(di)(di)于900℃。
雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在通常的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕介質中(zhong)都能鈍化,所以具(ju)有(you)很好的(de)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕性(xing)能,以18-5型雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)為例,它耐(nai)(nai)硫(liu)酸、鹽酸、甲酸、磷酸、草酸腐(fu)(fu)(fu)蝕性(xing)能均優(you)于(yu)奧氏體(ti)316L型不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),僅是耐(nai)(nai)硝酸腐(fu)(fu)(fu)蝕性(xing)稍差,Cr21 和Cr25型雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在各種介質中(zhong)的(de)耐(nai)(nai)蝕性(xing)都超過316L鋼(gang)(gang)。雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)突出優(you)點(dian)是耐(nai)(nai)應力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕破裂(lie),其(qi)主要原因是:由于(yu)兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組織(zhi)存在,應力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕裂(lie)紋在穿過相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)界時頻繁受阻(zu),擴展困難;雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)屈服強度(du)較高,在相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同外加壓力(li)下不(bu)(bu)(bu)易發生滑移變(bian)形(xing),裂(lie)紋難于(yu)形(xing)成;鐵素體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)于(yu)奧氏體(ti)是陽極(ji),對(dui)奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)可起到一定的(de)陰極(ji)保護作用。即便在多硫(liu)酸和高溫水中(zhong),雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)也有(you)很強的(de)耐(nai)(nai)應力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕破裂(lie)能力(li)。
雙相不銹(xiu)鋼通常分為四類(lei):
1. 低(di)合(he)金(jin)型雙相不銹鋼:這類鋼的(de)合(he)金(jin)成分以鉻、鎳為(wei)主,且含量偏低(di)。點蝕當(dang)量指數PRF不大(da)于25。
2. 中合金型雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang):與低合金型雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)相(xiang)比,加入(ru)了鉬或銅。點蝕當量指數 PRE在25~35之間。
3. 高(gao)合(he)金(jin)型雙相不(bu)銹(xiu)鋼:這類鋼有較高(gao)含量的鉻、鎳及鉬、銅等合(he)金(jin)元素,點蝕(shi)當量指(zhi)數(shu)PRE在(zai)35~40之間。
4. 超級(ji)雙相不(bu)銹鋼(gang):這(zhe)類鋼(gang)除含有較高量的(de)鉻、鎳、鉬(mu)、氨合(he)金元(yuan)素外(wai),有的(de)還加入鎢、銅元(yuan)素。點蝕當量指(zhi)數(shu)PRE大(da)于40。