雙相不銹鋼(Duplex Stainless Steel,DSS),指鐵素體與奧氏體各約占50%,一般較少相的含量最少也需要達到30%的不銹鋼。雙相不銹鋼(gang)從20世紀40年代在美國誕生以來,已經發展到第三代。它的主要特點是:屈服強度可達400~550MPa,是普通不銹鋼的2倍,因此可以節約用材,降低設備制造成本。在抗腐蝕方面,特別是介質環境比較惡劣(如海水,氯離子含量較高)的條件下,雙相不銹鋼的抗點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕及腐蝕疲勞性能明顯優于普通的奧氏體不銹鋼,可以與高合金奧氏體不銹鋼媲美。


  雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼在(zai)C含(han)量(liang)較(jiao)低的情(qing)況下,Cr含(han)量(liang)在(zai)18%~28%,Ni含(han)量(liang)在(zai)3%~10%。有(you)(you)些(xie)鋼還(huan)含(han)有(you)(you)Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元(yuan)素。該類鋼兼(jian)有(you)(you)奧氏體(ti)和(he)鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的特點,與鐵素體(ti)相比(bi),塑(su)性、韌性更高,無室溫(wen)脆(cui)性,耐晶間腐(fu)蝕(shi)性能(neng)和(he)焊(han)接性能(neng)均顯著(zhu)提高,同時還(huan)保持(chi)有(you)(you)鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的475℃脆(cui)性以(yi)及熱(re)導(dao)率高,具(ju)有(you)(you)超塑(su)性等特點。與奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼相比(bi),強度高且(qie)耐晶間腐(fu)蝕(shi)和(he)耐氯化(hua)物應(ying)力腐(fu)蝕(shi)有(you)(you)明顯提高。雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼具(ju)有(you)(you)優良(liang)的耐孔蝕(shi)性能(neng),也是(shi)一種節鎳不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼。


  奧氏體(ti)+鐵素體(ti)(雙相)不銹鋼是指基體(ti)兼(jian)(jian)有奧氏體(ti)和鐵素體(ti)兩(liang)相組織(zhi)并兼(jian)(jian)備兩(liang)者(zhe)的(de)特征,一般它比(bi)奧氏體(ti)系列不銹鋼強度(du)高,耐腐(fu)蝕(shi)性能(neng)也更優越。但是由于高溫(wen)而脆化,所以一般要求在(zai)大約(yue)300℃以下用。在(zai)常溫(wen)下顯示(shi)出磁性,可通過冷加工使其強化的(de)不銹鋼。


  成分中高Cr高N,常溫下具有奧氏體和鐵素體混合相,代表鋼種是 022Cr23Ni4MoCuN(2304)、022Cr23Ni5Mo3N(2205)、022Cr25Ni7Mo4N(2507)。


  主要(yao)特(te)點(dian)是:在(zai)高溫下基本為鐵(tie)(tie)素(su)(su)體組(zu)織,在(zai)冷(leng)卻至室溫時具(ju)有30%~50%鐵(tie)(tie)素(su)(su)體+奧氏體雙相組(zu)織。屈服強度高、超強的耐點(dian)蝕、耐應力腐蝕能力,易于(yu)成(cheng)形和焊接(jie)。


  由(you)于雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)具有(you)兩相組織的特點(dian)(dian),通過(guo)正確控制化(hua)學成(cheng)分和(he)(he)熱處(chu)理(li)工(gong)藝,使雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)兼(jian)有(you)鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的優點(dian)(dian)。它將奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)所(suo)具有(you)的優良韌性和(he)(he)焊接(jie)性與(yu)鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)所(suo)具有(you)的較高(gao)強度和(he)(he)耐氯化(hua)物應力腐蝕性能(neng)結(jie)合在(zai)一(yi)(yi)起(qi),正是這些(xie)優越的性能(neng)使雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)作為可焊接(jie)的結(jie)構(gou)材料而(er)迅速發展,20世(shi)紀80年代以來,雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)已成(cheng)為和(he)(he)馬氏(shi)體(ti)(ti)型、奧氏(shi)體(ti)(ti)型和(he)(he)鐵素體(ti)(ti)型不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)并列的一(yi)(yi)個(ge)鋼(gang)類。


 雙相不銹鋼有以(yi)下性能特點:


  ①. 含(han)鉬雙(shuang)相不銹(xiu)(xiu)鋼在(zai)低(di)應(ying)力下(xia)有良(liang)好的(de)(de)耐氯化(hua)物應(ying)力腐(fu)蝕(shi)性(xing)能。一般(ban)18-8型(xing)奧氏體不銹(xiu)(xiu)鋼在(zai)60℃以上中性(xing)氯化(hua)物溶液中容易發生(sheng)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)斷(duan)裂,在(zai)微量氯化(hua)物及(ji)硫化(hua)氫工業介質中用這類不銹(xiu)(xiu)鋼制(zhi)造(zao)的(de)(de)熱交(jiao)換器(qi)、蒸發器(qi)等設備都存(cun)在(zai)著產生(sheng)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)斷(duan)裂的(de)(de)傾(qing)向,而雙(shuang)相不銹(xiu)(xiu)鋼卻有良(liang)好的(de)(de)抵抗能力。


  ②. 含鉬雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)有良好的(de)(de)耐(nai)(nai)孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。在具有相(xiang)(xiang)(xiang)同的(de)(de)孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)抗力當量值(zhi)(PRE=[Cr]+3.3[Mo]+16[N])時,雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)與奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)臨界孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)電位相(xiang)(xiang)(xiang)仿。雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)與奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐(nai)(nai)孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)與AISI316L相(xiang)(xiang)(xiang)當。含25%Cr,尤其是含氮(dan)的(de)(de)高鉻雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)耐(nai)(nai)孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)和縫隙腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)超過了(le)AISI 316L。


  ③. 具有(you)良好的(de)耐腐蝕(shi)疲(pi)勞和磨損腐蝕(shi)性能。在某(mou)些(xie)腐蝕(shi)介質(zhi)的(de)條件下(xia),適用于(yu)制(zhi)作(zuo)泵、閥等(deng)動(dong)力設備。


  ④. 綜合力學性能好(hao)。有較高的強(qiang)(qiang)度和疲(pi)勞強(qiang)(qiang)度,屈服強(qiang)(qiang)度是18-8型奧氏體不銹鋼的2倍。固溶(rong)態的延伸率達到25%,韌性值Ak(V形槽口)在100J以上(shang)。


  ⑤. 可焊(han)性(xing)良好,熱(re)(re)裂傾(qing)向小,一般焊(han)前不(bu)(bu)需預熱(re)(re),焊(han)后不(bu)(bu)需熱(re)(re)處理(li),可與18-8型奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼或碳鋼等異種焊(han)接。


  ⑥. 含低鉻(18%Cr)的雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)熱加工溫度范圍比(bi)18-8型(xing)奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)寬(kuan),抗(kang)力小,可不(bu)(bu)經過鍛造,直接軋制開坯(pi)生(sheng)(sheng)產鋼(gang)板。含高鉻(25%Cr)的雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)熱加工比(bi)奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)略顯困(kun)難,可以生(sheng)(sheng)產板、管和(he)絲等產品(pin)。


  ⑦. 冷加工時比18-8型奧氏體不銹(xiu)鋼加工硬化效應(ying)大(da)(da),在管(guan)、板承受變(bian)形初期,需施加較大(da)(da)應(ying)力才能(neng)變(bian)形。


  ⑧. 與奧氏體(ti)不銹鋼(gang)相比(bi),熱導率(lv)大,線膨(peng)脹(zhang)系數(shu)小,適(shi)合(he)用做設備的(de)襯(chen)里(li)和生產(chan)復合(he)板。也適(shi)合(he)制(zhi)作熱交換器(qi)的(de)管芯,換熱效率(lv)比(bi)奧氏體(ti)不銹鋼(gang)高。


  ⑨. 仍有高鉻(ge)鐵素體不(bu)銹鋼的(de)各種脆(cui)性(xing)傾(qing)向,不(bu)宜用(yong)在高于300℃的(de)工(gong)作條件。雙相(xiang)不(bu)銹鋼中鉻(ge)含量愈低,σ等脆(cui)性(xing)相(xiang)的(de)危害性(xing)也愈小。


 雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)具(ju)有良好的焊接性能,與鐵(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)及奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)相比,它既不(bu)像鐵(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的焊接熱影(ying)響區,由于晶粒(li)嚴重粗化而使(shi)塑韌性大(da)幅降低;也不(bu)像奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)那(nei)樣,對焊接熱裂紋比較敏感(gan)。


 雙(shuang)相不銹鋼由于其特殊的(de)優(you)點(dian),廣泛應用(yong)于石油化工設備、海水(shui)與廢水(shui)處(chu)理設備、輸(shu)油輸(shu)氣(qi)管(guan)線、造紙機械等(deng)工業領域,近年來也被(bei)研究用(yong)于橋梁承重結構領域,具有很好的(de)發展前景。


 我(wo)國標準GB/T 20878-2007《不銹(xiu)鋼(gang)和耐熱鋼(gang) 牌號及化學成(cheng)分》中加入(ru)了(le)許多雙相不銹(xiu)鋼(gang)牌號。如 14Cr18Ni11Si4AlTi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。更(geng)多的牌號詳見(jian)標準。


 另(ling)外(wai),著名的(de)2205 雙相不銹(xiu)鋼相當于我(wo)國的(de)022Cr23Ni5Mo3N。


  雙(shuang)相不銹鋼可(ke)用于煉油、化(hua)肥、造紙、石油、化(hua)工(gong)等(deng)領(ling)域(yu)中耐海水、耐高(gao)溫、耐濃硝酸等(deng)的熱交換器(qi)和冷淋器(qi)及器(qi)件(jian)。


 雙相不銹(xiu)鋼(DSS)的主要(yao)代表(biao)(biao)牌(pai)號(hao)(hao)(hao)一般(ban)可(ke)分(fen)為四類:低合(he)金型,代表(biao)(biao)牌(pai)號(hao)(hao)(hao)022Cr23Ni4MoCuN(2304);中(zhong)合(he)金型,代表(biao)(biao)牌(pai)號(hao)(hao)(hao)022Cr23Ni5Mo3N(2205);高(gao)合(he)金型,代表(biao)(biao)牌(pai)號(hao)(hao)(hao)03Cr25Ni6Mo3Cu2N(225);超(chao)級雙相不銹(xiu)鋼型,標準(zhun)牌(pai)號(hao)(hao)(hao)022Cr25Ni7Mo4N(2507)。


  低合金型(xing) 022Cr23Ni4MoCuN(2304)不含(han)鉬(mu),在耐(nai)應(ying)力腐(fu)蝕方面可代替06Cr19Ni10(304)或06Cr17Ni12Mo2(316)使用(yong)。


  中合金型 022Cr23Ni5Mo3N(2204)的耐蝕性(xing)能介于022Cr17Ni12Mo2(316L)和6%Mo+N奧氏體不銹鋼之間。


  高合金(jin)型一般(ban)含25%Cr,還含有(you)鉬和氮,有(you)的還含銅和鎢,這類鋼(gang)的耐蝕性能高于22%Cr的雙相不銹鋼(gang)。


 超(chao)級雙相不銹鋼型為含高鉬和氮,有的也含鎢和銅,也適用于苛刻的介質條件,具有良好的耐腐蝕與力學綜合性能,可與超級奧氏體不銹鋼相媲美。