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(xiu)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。
雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在(zai)C含量(liang)(liang)較低的情況下,Cr含量(liang)(liang)在(zai)18%~28%,Ni含量(liang)(liang)在(zai)3%~10%。有些(xie)鋼(gang)(gang)還(huan)含有Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素(su)。該類鋼(gang)(gang)兼有奧氏體和(he)鐵素(su)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的特點,與鐵素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)比,塑性、韌性更高(gao),無室溫(wen)脆性,耐晶間(jian)腐(fu)蝕性能(neng)和(he)焊接性能(neng)均(jun)顯著(zhu)提高(gao),同時還(huan)保(bao)持有鐵素(su)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的475℃脆性以及熱(re)導率高(gao),具有超塑性等特點。與奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)相(xiang)(xiang)(xiang)比,強度高(gao)且耐晶間(jian)腐(fu)蝕和(he)耐氯(lv)化物應力腐(fu)蝕有明顯提高(gao)。雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)具有優良的耐孔蝕性能(neng),也是(shi)一種節鎳不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。
奧氏體(ti)(ti)+鐵素體(ti)(ti)(雙(shuang)相(xiang))不銹鋼(gang)是指基體(ti)(ti)兼有奧氏體(ti)(ti)和(he)鐵素體(ti)(ti)兩(liang)相(xiang)組織并兼備兩(liang)者(zhe)的特(te)征,一般它比(bi)奧氏體(ti)(ti)系(xi)列(lie)不銹鋼(gang)強度高,耐腐蝕性(xing)能也更優(you)越。但是由于高溫而脆化,所以一般要求(qiu)在大約300℃以下用。在常溫下顯示出磁性(xing),可通過冷加工使其強化的不銹鋼(gang)。
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(zhu)要特點是:在高溫(wen)下(xia)基本為鐵(tie)素(su)體(ti)組織,在冷卻至室溫(wen)時具(ju)有30%~50%鐵(tie)素(su)體(ti)+奧(ao)氏體(ti)雙相組織。屈服強度(du)高、超強的耐點蝕、耐應力腐蝕能力,易于(yu)成(cheng)形(xing)和焊接。
由于雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼具有(you)兩相(xiang)(xiang)(xiang)組織的(de)特點(dian),通過正(zheng)確控(kong)制化(hua)學(xue)成(cheng)分和(he)熱處理工藝,使雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼兼有(you)鐵素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼和(he)奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼的(de)優點(dian)。它(ta)將奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼所具有(you)的(de)優良韌性(xing)(xing)和(he)焊接性(xing)(xing)與鐵素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼所具有(you)的(de)較(jiao)高強度和(he)耐氯化(hua)物應力腐蝕性(xing)(xing)能(neng)(neng)結合在一(yi)起,正(zheng)是這(zhe)些優越的(de)性(xing)(xing)能(neng)(neng)使雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼作(zuo)為可焊接的(de)結構材料而迅速發(fa)展,20世紀80年代(dai)以(yi)來,雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼已成(cheng)為和(he)馬氏(shi)體(ti)型、奧氏(shi)體(ti)型和(he)鐵素體(ti)型不(bu)(bu)(bu)銹鋼并列的(de)一(yi)個鋼類。
雙相(xiang)不銹鋼有(you)以下性能特點:
①. 含鉬雙相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼在低(di)應(ying)力(li)下有(you)良好的(de)(de)(de)耐氯化物(wu)應(ying)力(li)腐蝕性能。一(yi)般18-8型奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼在60℃以上(shang)中性氯化物(wu)溶液中容易發(fa)生應(ying)力(li)腐蝕斷(duan)裂(lie),在微(wei)量氯化物(wu)及硫(liu)化氫工業介(jie)質中用這類不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼制造的(de)(de)(de)熱交換器(qi)、蒸發(fa)器(qi)等(deng)設備都存在著產生應(ying)力(li)腐蝕斷(duan)裂(lie)的(de)(de)(de)傾向,而(er)雙相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼卻有(you)良好的(de)(de)(de)抵(di)抗能力(li)。
②. 含(han)鉬雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)有(you)良好的(de)耐孔(kong)蝕(shi)性能。在具有(you)相同的(de)孔(kong)蝕(shi)抗力(li)當量值(PRE=[Cr]+3.3[Mo]+16[N])時,雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)與奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)臨界(jie)孔(kong)蝕(shi)電(dian)位相仿。雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)與奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)耐孔(kong)蝕(shi)性能與AISI316L相當。含(han)25%Cr,尤其是含(han)氮的(de)高鉻(ge)雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)耐孔(kong)蝕(shi)和縫隙(xi)腐蝕(shi)性能超過(guo)了AISI 316L。
③. 具有良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。在某些腐蝕介質的條(tiao)件下(xia),適用于(yu)制(zhi)作泵、閥等動力設備。
④. 綜合力學(xue)性能好。有較高(gao)的(de)強(qiang)度(du)和疲(pi)勞(lao)強(qiang)度(du),屈(qu)服強(qiang)度(du)是18-8型奧氏體不銹(xiu)鋼的(de)2倍。固溶態的(de)延伸率(lv)達(da)到25%,韌性值Ak(V形槽(cao)口)在100J以上。
⑤. 可(ke)焊性良(liang)好,熱(re)裂傾向小,一般(ban)焊前不需預(yu)熱(re),焊后不需熱(re)處(chu)理(li),可(ke)與(yu)18-8型(xing)奧(ao)氏體不銹鋼或碳(tan)鋼等異種焊接。
⑥. 含低鉻(18%Cr)的(de)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)熱加(jia)工溫(wen)度范圍比(bi)18-8型奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)寬,抗力小,可不(bu)經(jing)過(guo)鍛(duan)造,直接(jie)軋制開坯(pi)生(sheng)產(chan)鋼(gang)(gang)(gang)板。含高鉻(25%Cr)的(de)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)熱加(jia)工比(bi)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)略顯困難,可以(yi)生(sheng)產(chan)板、管和絲等產(chan)品。
⑦. 冷加(jia)工時比(bi)18-8型奧氏(shi)體不銹鋼加(jia)工硬化效應(ying)大,在管(guan)、板(ban)承(cheng)受變(bian)(bian)形初期,需(xu)施(shi)加(jia)較大應(ying)力(li)才能(neng)變(bian)(bian)形。
⑧. 與奧氏(shi)體不銹鋼(gang)相比,熱導率大,線膨(peng)脹系數小,適合用做設(she)備的(de)襯里(li)和生(sheng)產(chan)復合板。也適合制作熱交換器的(de)管芯(xin),換熱效率比奧氏(shi)體不銹鋼(gang)高。
⑨. 仍(reng)有(you)高(gao)(gao)鉻鐵素體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)各(ge)種脆性傾向,不(bu)(bu)宜用在高(gao)(gao)于300℃的(de)(de)工作條件。雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)鉻含量愈(yu)低,σ等脆性相的(de)(de)危(wei)害性也愈(yu)小。
雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有良好的焊(han)(han)接性能,與(yu)鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)及奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)相(xiang)比(bi),它(ta)既(ji)不(bu)像鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的焊(han)(han)接熱影響(xiang)區(qu),由于(yu)晶粒嚴重粗化而使塑韌性大幅(fu)降低;也不(bu)像奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)那(nei)樣,對焊(han)(han)接熱裂紋比(bi)較敏感(gan)。
雙相不銹鋼由于其特殊的優點,廣泛應用于石油化工(gong)設備、海水(shui)與廢水(shui)處理設備、輸(shu)油輸(shu)氣管線、造紙機械(xie)等工(gong)業領域,近年來(lai)也被研究用于橋梁承重結(jie)構領域,具有很(hen)好的發展前景。
我國標準GB/T 20878-2007《不(bu)銹鋼(gang)和耐熱鋼(gang) 牌(pai)(pai)號(hao)(hao)及化學成分》中加(jia)入了許(xu)多雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)牌(pai)(pai)號(hao)(hao)。如 14Cr18Ni11Si4AlTi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。更多的牌(pai)(pai)號(hao)(hao)詳見標準。
另外,著名的2205 雙相不(bu)銹鋼(gang)相當于我國的022Cr23Ni5Mo3N。
雙相(xiang)不銹鋼可用于(yu)煉(lian)油、化肥、造紙、石(shi)油、化工等(deng)領(ling)域中(zhong)耐(nai)海水、耐(nai)高溫(wen)、耐(nai)濃硝酸(suan)等(deng)的熱交(jiao)換器和冷(leng)淋器及器件。
雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(DSS)的主(zhu)要代(dai)表(biao)牌號(hao)(hao)一般可分為四類:低合(he)金(jin)型(xing),代(dai)表(biao)牌號(hao)(hao)022Cr23Ni4MoCuN(2304);中合(he)金(jin)型(xing),代(dai)表(biao)牌號(hao)(hao)022Cr23Ni5Mo3N(2205);高(gao)合(he)金(jin)型(xing),代(dai)表(biao)牌號(hao)(hao)03Cr25Ni6Mo3Cu2N(225);超級雙(shuang)相(xiang)不銹鋼型(xing),標準牌號(hao)(hao)022Cr25Ni7Mo4N(2507)。
低合(he)金型 022Cr23Ni4MoCuN(2304)不含鉬,在耐應力腐蝕方面(mian)可代替06Cr19Ni10(304)或06Cr17Ni12Mo2(316)使用。
中合金型 022Cr23Ni5Mo3N(2204)的耐蝕性能介于(yu)022Cr17Ni12Mo2(316L)和(he)6%Mo+N奧(ao)氏體(ti)不銹鋼之間。
高(gao)合金(jin)型一般(ban)含(han)25%Cr,還含(han)有鉬和氮,有的還含(han)銅和鎢,這類鋼的耐(nai)蝕(shi)性(xing)能高(gao)于22%Cr的雙相不銹鋼。
超級(ji)雙(shuang)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。

