1. 雙相不銹鋼的化學成分(fen)與(yu)相比例
雙相不(bu)銹鋼(gang)按鉻的含量不同,可分成Cr18型、Cr21型和Cr25型三類,幾種常用的國內外雙相不(bu)銹鋼(gang)牌號和化學成分見表4-20。這三類雙相不銹鋼的相比例(體積分數,%)大致為:鐵素體相為40~60,奧氏體相為60~40。這個相比例為雙相不銹鋼的理想比例,對提高耐應力腐蝕能力極為有利。
2. 固(gu)溶處理(li)的溫度對雙相不銹鋼相比例的影響
雙相不銹鋼相比例一方面取決于鋼材的化學成分,同時也與鋼材供貨狀態的固溶處理溫度有關。同一牌號的雙相不銹鋼,其固溶處理溫度不同,所獲得相比例差異很大,它直接影響到鋼材的耐應(ying)力(li)腐蝕性能。例如,雙相不銹鋼022Cr19Ni5Mo3Si2N鋼板,取其試樣分別在850、900、980、1100、1200及1250℃進行固溶處理,采用磁性法測量出不同溫度處理后的鐵素體含量,然后分別放在100℃質量分數為40%的CaCl2溶液中進行U形彎曲試樣的應力腐蝕對比試驗。試驗結果表明該鋼以980℃固溶處理的溫度為最佳。在此溫度下固溶處理后鐵素體的體積分數為57%,試驗時間超過5000h后才產生應力腐蝕;1250℃的固溶處理后的試樣,只經過10多個小時就發生了應力腐蝕,試樣鐵素體的體積分數高達97%。可見同一化學成分的同一牌號鋼材經過不同溫度的固溶處理,可獲得相比例差異極大的組織。鋼材中鐵素體含量過高,造成粗大鐵素體的數量多,鋼材耐應力腐蝕的能力將大大降低。
3. σ相及其(qi)不良影響
雙相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)中的(de)σ相(xiang)(xiang)是(shi)從鐵(tie)素體相(xiang)(xiang)中形成(cheng)的(de)。它(ta)使鋼(gang)(gang)變脆,降(jiang)低(di)了鋼(gang)(gang)的(de)延(yan)展性和(he)耐沖擊韌(ren)度(du)(du),使鋼(gang)(gang)材(cai)加(jia)工(gong)過程(cheng)易產生(sheng)各種缺(que)陷。不同的(de)鋼(gang)(gang)材(cai),形成(cheng)σ相(xiang)(xiang)的(de)溫度(du)(du)也有差異。隨著σ相(xiang)(xiang)數量的(de)增加(jia),鋼(gang)(gang)材(cai)耐蝕(shi)性將明顯下降(jiang)。
4. 475℃脆性(xing)
雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)是(shi)由(you)奧氏(shi)體(ti)和鐵(tie)素(su)體(ti)兩相組(zu)成(cheng)的(de),其(qi)中(zhong)鐵(tie)素(su)體(ti)所占體(ti)積比(bi)例很大(da),鐵(tie)素(su)體(ti)型不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)所具有(you)的(de)特征(zheng)在(zai)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)也能表(biao)現出來。475℃脆性(xing)同樣也發生在(zai)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)相內。475℃脆性(xing)提高(gao)了鋼(gang)材硬度(du),但卻大(da)大(da)降低了其(qi)沖(chong)擊韌度(du)值。有(you)時為了使雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)兼有(you)耐(nai)磨性(xing)時,也可利(li)用(yong)(yong)475℃時效來達到提高(gao)其(qi)耐(nai)磨性(xing)的(de)目的(de)。除此(ci),在(zai)使用(yong)(yong)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)結構中(zhong)應盡量避(bi)免在(zai)此(ci)溫(wen)度(du)長(chang)期工(gong)作。當然可以通過重新(xin)固溶處理(li)來消(xiao)除475℃脆性(xing)。
5. 合金(jin)元(yuan)素(su)氮、碳對雙相不銹鋼耐應力
在奧(ao)氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)碳和氮是強(qiang)烈(lie)的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體形成(cheng)元(yuan)素,它們對鋼的(de)(de)耐腐(fu)(fu)蝕是不(bu)利的(de)(de),所以在雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)要(yao)控(kong)制w(C)≤0.03%。而(er)(er)氮卻(que)(que)有獨(du)特之處:在焊接(jie)接(jie)頭(tou)熱(re)影響區快速冷卻(que)(que)時(shi),氮能促進高(gao)溫(wen)下形成(cheng)的(de)(de)鐵素體逆(ni)轉得到(dao)足夠的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體數(shu)量(liang)(liang),以維持必(bi)要(yao)的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)平衡(heng)來提高(gao)焊接(jie)接(jie)頭(tou)耐蝕性,這是其他合金(jin)元(yuan)素無(wu)法替代的(de)(de),所以說利用和控(kong)制雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)氮含量(liang)(liang)是一個(ge)極為重要(yao)的(de)(de)因素。含有φ(N)0.11%的(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)應力(li)腐(fu)(fu)蝕破裂敏(min)感性指數(shu)為最小(見圖(tu)4-3);氮含量(liang)(liang)對022Cr19Ni5Mo3Si2N雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)鋼應力(li)腐(fu)(fu)蝕破裂時(shi)間(jian)的(de)(de)影響規律(lv)如圖(tu)4-4所示,從圖(tu)中(zhong)可(ke)以看到(dao),氮的(de)(de)體積分(fen)數(shu)接(jie)近0.11%的(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼應力(li)腐(fu)(fu)蝕破裂時(shi)間(jian)最長。當氮的(de)(de)體積分(fen)數(shu)為0.11%時(shi),雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體體積分(fen)數(shu)為71%(見圖(tu)4-5),而(er)(er)一般認為雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼耐應力(li)腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)最適宜的(de)(de)體積分(fen)數(shu)為50%~60%。
其他合金元素對鋼在不同介質中耐應力腐蝕能力的影響較為復雜,如鉬和銅對鋼在MgCl2溶液中抗應力腐蝕不利,而對其在高溫水中的耐應力腐蝕能力則有利;硅使鋼材在MgCl2、CaCl2溶液中有較好的耐應力腐蝕性能,而在高溫水中則不耐應力腐蝕。