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(bu)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(su)體不銹(xiu)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(gang)管(guan)中兩相的比例,見圖7-1。
鋼(gang)鐵素體形(xing)(xing)成(cheng)元素折(zhe)合(he)成(cheng)鉻的作用,奧氏體形(xing)(xing)成(cheng)元素折(zhe)合(he)成(cheng)鎳的作用。該圖適用于 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)
從以(yi)上兩式中可以(yi)看出(chu),碳和氮形成(cheng)的影響較鎳(nie)強,為鎳(nie)的30倍(bei);硅形成(cheng)a的影響較鉻(ge)強,為鉻(ge)的1.5倍(bei)。從圖7-1可以(yi)查出(chu)鋼(gang)中兩相的比例。設鋼(gang)具有(you)如下成(cheng)分: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, 鎳的當量為:w(Ni)+30w(C)+0.5w(Mn)+0.5w(Nb)=9.6%+30×0.1%+0.5×2% +0.5×0.8% = 14%
鉻的當量(liang)為(wei):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氏體不銹鋼。
當w(Cr)=28%,鎳當量為12%時,鋼中的(de)組(zu)織(zhi)即為含(han)鐵素體(ti)80%、含(han)奧氏體(ti)20%的(de)雙相(xiang)組(zu)織(zhi)。
雙相不銹鋼管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。
奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼的鑄(zhu)造性能(neng)良好。實踐證(zheng)明,正確地(di)控制鋼液中(zhong)的氫含量(liang)是獲得致密鑄(zhu)件的關鍵(jian)之一。
奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)管的(de)(de)熱(re)塑(su)性比奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)管差，因此(ci)(ci)(ci)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)鍛(duan)造性能差。這是(shi)因為奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)與鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)形(xing)變(bian)不同(tong),受(shou)外(wai)力作用時,8鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)與奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)變(bian)形(xing)程度不均勻,產生了(le)附加應(ying)力,并降低了(le)晶粒間的(de)(de)結合力。此(ci)(ci)(ci)外(wai),鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)在大約(yue)950℃以(yi)下保溫,有析(xi)出(chu)相(xiang)(xiang)(xiang)等脆化(hua)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)危險,從(cong)而降低了(le)鋼(gang)(gang)的(de)(de)塑(su)性,導致變(bian)形(xing)困難(nan)。因此(ci)(ci)(ci),在鍛(duan)造奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)鍛(duan)件時,必須嚴(yan)格控制鍛(duan)造工藝,并且在開始1~2次鍛(duan)造時,變(bian)形(xing)量(liang)不宜太大,只需輕輕鍛(duan)打。
雙(shuang)相不銹鋼的鍛造工(gong)藝規范是,始鍛溫度(du)(du)為1100~1150℃,終鍛溫度(du)(du)≥950°C。
雙相(xiang)不(bu)銹鋼的切削性(xing)能與奧(ao)氏體不(bu)銹鋼相(xiang)當。
雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)能(neng)，主要取決(jue)于鈍化元(yuan)素(su)的(de)(de)含(han)量(liang)及其在兩相(xiang)中(zhong)的(de)(de)分配。一(yi)般(ban)來說,雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管耐蝕(shi)性(xing)，大體上(shang)同鉻(ge)含(han)量(liang)相(xiang)當的(de)(de)高鉻(ge)鐵素(su)體型或鉻(ge)鎳奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang) 接近(jin),并(bing)受相(xiang)比例的(de)(de)左右。有些(xie)鋼(gang)(gang)種(如022Cr26Ni6Mo2N 鋼(gang)(gang)、022Cr22Ni5Mo3N、06Cr17Mn13Mo2N、ZG07Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N等)在濃(nong)硝酸(suan)、稀鹽酸(suan)、中(zhong)等濃(nong)度的(de)(de)硫酸(suan)、磷(lin)酸(suan)、醋(cu)酸(suan)和(he)尿素(su)工藝介(jie)質中(zhong),雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)比普通的(de)(de)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)具有更優越的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)。
雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)耐晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕性能(neng)(neng),其(qi)性能(neng)(neng)優于(yu)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。這與(yu)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)中存(cun)在(zai)均勻分布的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)有(you)關(guan)(guan)。雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)產生(sheng)晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)程(cheng)度(du)與(yu)兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)比(bi)(bi)例也有(you)關(guan)(guan)。當鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)量(liang)(liang)(liang)不(bu)大(da)時,相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)以孤島狀被奧(ao)氏(shi)體(ti)晶粒所(suo)包圍(wei),即使被腐(fu)(fu)蝕也因(yin)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)互(hu)未能(neng)(neng)連續成網絡而不(bu)致于(yu)造(zao)成更(geng)大(da)的(de)(de)(de)危險(xian)。隨(sui)著(zhu)彌散鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)增加(jia)、晶界總面積(ji)的(de)(de)(de)提高(相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)對降(jiang)低(di)了晶間(jian)碳(tan)化(hua)物析出濃度(du))和鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)界及(ji)其(qi)內(nei)側能(neng)(neng)夠吸收更(geng)多的(de)(de)(de)碳(tan)化(hua)物,當達到一定(ding)的(de)(de)(de)極限x相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)含(han)量(liang)(liang)(liang)以上時,可以消除晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕傾向(xiang)。但(dan)是當鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)含(han)量(liang)(liang)(liang)過(guo)(guo)多,呈連續網絡狀分布,則其(qi)抗晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕能(neng)(neng)力(li)變差。因(yin)此,控制適宜的(de)(de)(de)兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例、防(fang)止(zhi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)聚(ju)集(ji)長大(da)和采取正(zheng)確(que)的(de)(de)(de)熱處理(li)工(gong)藝是十分重要的(de)(de)(de)。與(yu)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi),奧(ao)氏(shi)體(ti)-鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)具(ju)有(you)更(geng)高的(de)(de)(de)耐應力(li)腐(fu)(fu)蝕開裂(lie)性能(neng)(neng)。雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)耐應力(li)腐(fu)(fu)蝕開裂(lie)性能(neng)(neng),會隨(sui)著(zhu)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)含(han)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)增加(jia)而提高,在(zai)約含(han)50%鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)對斷(duan)裂(lie)敏感性最小。過(guo)(guo)多的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)含(han)量(liang)(liang)(liang),會顯示高鉻鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)所(suo)具(ju)有(you)的(de)(de)(de)缺點。
雙相不銹鋼管耐氯化物應力腐蝕開裂性能,在(zai)高應力下與(yu)奧氏體不銹鋼相同,短時(shi)間內即產生裂紋,在(zai)低應力下壽命(ming)較(jiao)長,顯示出一定的優越性。
雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管的(de)強度,特(te)別(bie)是(shi)屈(qu)服(fu)強度顯著提高,與18-8型奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)相(xiang)比是(shi)其(qi)兩倍。采用雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)制造的(de)容器的(de)壁厚比奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)減少30%~50%,降低了生產成本。
雙(shuang)相不銹(xiu)鋼管優越(yue)的力學性(xing)能和耐腐蝕的綜合性(xing)能,為其在石(shi)化設備、造船等行業(ye)開拓(tuo)了廣闊的應用前景(jing)。
