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(bu)銹鋼的一些缺點。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(xiang)不銹鋼管(guan)中兩相的比例,見圖7-1。
鋼鐵素(su)(su)體(ti)形成(cheng)元(yuan)素(su)(su)折(zhe)(zhe)合(he)(he)成(cheng)鉻的作用,奧(ao)氏(shi)體(ti)形成(cheng)元(yuan)素(su)(su)折(zhe)(zhe)合(he)(he)成(cheng)鎳(nie)的作用。該(gai)圖(tu)適用于(yu) Cr-Ni 系,
其中: 鉻當量(liang)=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(liang)式中可(ke)以看出(chu),碳和氮形成的影(ying)響較鎳強,為(wei)鎳的30倍(bei);硅形成a的影(ying)響較鉻強,為(wei)鉻的1.5倍(bei)。從(cong)圖(tu)7-1可(ke)以查出(chu)鋼(gang)(gang)中兩(liang)相的比例。設鋼(gang)(gang)具有如(ru)下成分(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(xia), 鎳的當量(liang)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(de)當量為: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(ao)氏體不銹鋼(gang)。
當(dang)w(Cr)=28%,鎳當(dang)量為12%時,鋼中的(de)組織即為含鐵素體80%、含奧(ao)氏體20%的(de)雙相(xiang)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(ao)氏體-鐵(tie)素體雙相不銹鋼(gang)的(de)鑄造性能良好。實踐證(zheng)明,正(zheng)確(que)地控制鋼(gang)液中(zhong)的(de)氫含量是獲得致密(mi)鑄件(jian)的(de)關鍵之一。
奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)-鐵素體(ti)(ti)(ti)雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)的(de)熱塑性比奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)差，因此雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)鍛(duan)造性能差。這是因為(wei)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)與(yu)鐵素體(ti)(ti)(ti)的(de)形變(bian)(bian)不(bu)(bu)(bu)同,受(shou)外力(li)作用(yong)時,8鐵素體(ti)(ti)(ti)與(yu)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)變(bian)(bian)形程度不(bu)(bu)(bu)均勻,產(chan)生了(le)附加(jia)應力(li),并(bing)降低了(le)晶粒間(jian)的(de)結合力(li)。此外,鐵素體(ti)(ti)(ti)在(zai)大約950℃以下(xia)保(bao)溫,有(you)析出相(xiang)等脆化相(xiang)的(de)危險,從而(er)降低了(le)鋼(gang)的(de)塑性,導致變(bian)(bian)形困(kun)難。因此,在(zai)鍛(duan)造奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)-鐵素體(ti)(ti)(ti)雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)鍛(duan)件時,必須嚴格控制鍛(duan)造工(gong)藝,并(bing)且在(zai)開始1~2次鍛(duan)造時,變(bian)(bian)形量不(bu)(bu)(bu)宜太大,只需輕輕鍛(duan)打。
雙相(xiang)不(bu)銹鋼的鍛(duan)造工藝規范(fan)是,始(shi)鍛(duan)溫度(du)為1100~1150℃,終鍛(duan)溫度(du)≥950°C。
雙相(xiang)不銹鋼的切(qie)削性(xing)能與奧(ao)氏(shi)體不銹鋼相(xiang)當。
雙相不(bu)銹鋼管(guan)的(de)耐(nai)(nai)蝕性能，主要取決(jue)于鈍化元素(su)的(de)含量及其在兩(liang)相中(zhong)的(de)分配。一般(ban)來說(shuo),雙相不(bu)銹鋼管(guan)耐(nai)(nai)蝕性，大體(ti)上(shang)同(tong)鉻(ge)(ge)含量相當的(de)高鉻(ge)(ge)鐵素(su)體(ti)型或鉻(ge)(ge)鎳奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼 接近(jin),并(bing)受相比例的(de)左右。有些鋼種(如022Cr26Ni6Mo2N 鋼、022Cr22Ni5Mo3N、06Cr17Mn13Mo2N、ZG07Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N等(deng))在濃(nong)硝酸(suan)(suan)、稀鹽酸(suan)(suan)、中(zhong)等(deng)濃(nong)度的(de)硫酸(suan)(suan)、磷酸(suan)(suan)、醋(cu)酸(suan)(suan)和尿素(su)工藝介質中(zhong),雙相不(bu)銹鋼比普通的(de)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼具有更優越的(de)耐(nai)(nai)蝕性。
雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)管具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)(de)耐(nai)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng),其(qi)性(xing)(xing)能(neng)優于(yu)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)。這與(yu)雙相(xiang)(xiang)鋼(gang)中存在均勻分布(bu)的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)有(you)關。雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)產(chan)生晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)程度與(yu)兩相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)比例也有(you)關。當(dang)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)量(liang)(liang)不(bu)大(da)時,相(xiang)(xiang)以(yi)(yi)孤島狀被奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)晶(jing)粒所(suo)包圍(wei),即(ji)使(shi)被腐(fu)蝕(shi)(shi)也因相(xiang)(xiang)互未能(neng)連續成(cheng)網絡而不(bu)致(zhi)于(yu)造成(cheng)更大(da)的(de)(de)(de)(de)危(wei)險。隨著彌散鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)增加、晶(jing)界總面積的(de)(de)(de)(de)提高(gao)(相(xiang)(xiang)對降低了晶(jing)間(jian)碳化(hua)物析出濃度)和(he)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)界及其(qi)內側(ce)能(neng)夠吸收更多的(de)(de)(de)(de)碳化(hua)物,當(dang)達到(dao)一定的(de)(de)(de)(de)極限x相(xiang)(xiang)含(han)量(liang)(liang)以(yi)(yi)上時,可以(yi)(yi)消除晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)傾向。但是當(dang)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)(liang)過多,呈連續網絡狀分布(bu),則其(qi)抗(kang)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)能(neng)力變差。因此,控制(zhi)適宜的(de)(de)(de)(de)兩相(xiang)(xiang)比例、防止相(xiang)(xiang)聚集(ji)長(chang)大(da)和(he)采取正(zheng)確的(de)(de)(de)(de)熱處理工(gong)藝是十(shi)分重要的(de)(de)(de)(de)。與(yu)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)相(xiang)(xiang)比,奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)具(ju)有(you)更高(gao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)開(kai)裂(lie)(lie)性(xing)(xing)能(neng)。雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)耐(nai)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)開(kai)裂(lie)(lie)性(xing)(xing)能(neng),會隨著鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)增加而提高(gao),在約含(han)50%鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)對斷裂(lie)(lie)敏感性(xing)(xing)最小。過多的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)(liang),會顯示高(gao)鉻鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)所(suo)具(ju)有(you)的(de)(de)(de)(de)缺點。
雙相不銹鋼管耐氯(lv)化(hua)物應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕開裂性能,在(zai)(zai)高(gao)應(ying)(ying)力(li)下與奧氏體不銹鋼相同,短時間內(nei)即產(chan)生裂紋,在(zai)(zai)低應(ying)(ying)力(li)下壽命較長(chang),顯示出一定的優越性。
雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼管(guan)的強度(du),特別是屈(qu)服(fu)強度(du)顯著提高,與18-8型奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼相比(bi)是其兩(liang)倍。采(cai)用雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼制造的容器的壁厚比(bi)奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼減少(shao)30%~50%,降(jiang)低了生產成本。
雙(shuang)相不銹(xiu)鋼管優越的(de)力學性(xing)能(neng)和(he)耐腐蝕的(de)綜合性(xing)能(neng),為(wei)其在石化設備(bei)、造船等行(xing)業開拓了(le)廣闊的(de)應用前景(jing)。
