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(bu)銹鋼從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。
雙相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)C含(han)量(liang)較低的(de)情況下,Cr含(han)量(liang)在(zai)(zai)18%~28%,Ni含(han)量(liang)在(zai)(zai)3%~10%。有(you)些鋼(gang)(gang)還(huan)含(han)有(you)Mo、Cu、Nb、Ti、N等合(he)金元素。該類鋼(gang)(gang)兼(jian)有(you)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)和(he)鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)特(te)點,與鐵(tie)素體(ti)(ti)相比(bi)(bi),塑性(xing)、韌性(xing)更高(gao)(gao)(gao),無室溫脆(cui)性(xing),耐(nai)晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能和(he)焊接性(xing)能均顯著提高(gao)(gao)(gao),同(tong)時還(huan)保(bao)持有(you)鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)475℃脆(cui)性(xing)以及熱導(dao)率高(gao)(gao)(gao),具有(you)超塑性(xing)等特(te)點。與奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)相比(bi)(bi),強度高(gao)(gao)(gao)且耐(nai)晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)(shi)和(he)耐(nai)氯(lv)化物(wu)應力腐(fu)蝕(shi)(shi)有(you)明顯提高(gao)(gao)(gao)。雙相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)具有(you)優良的(de)耐(nai)孔蝕(shi)(shi)性(xing)能,也是一種節鎳不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。
奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)+鐵素(su)體(ti)(ti)(雙(shuang)相)不(bu)銹鋼(gang)是(shi)指基體(ti)(ti)兼有奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)和(he)鐵素(su)體(ti)(ti)兩(liang)(liang)相組織(zhi)并兼備兩(liang)(liang)者的(de)特(te)征(zheng),一(yi)般(ban)它比奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)系列不(bu)銹鋼(gang)強度(du)高(gao),耐腐蝕性(xing)能也(ye)更優越。但是(shi)由于高(gao)溫而脆化,所(suo)以一(yi)般(ban)要求在大約300℃以下用。在常溫下顯示出(chu)磁(ci)性(xing),可通過冷加(jia)工使其強化的(de)不(bu)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)。
主要特點是:在高溫(wen)下基本為(wei)鐵(tie)素體(ti)組(zu)織(zhi),在冷卻至室溫(wen)時具有30%~50%鐵(tie)素體(ti)+奧氏(shi)體(ti)雙相組(zu)織(zhi)。屈服強度高、超強的(de)耐點蝕、耐應力(li)腐蝕能力(li),易于成(cheng)形和(he)焊接。
由于雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)具有(you)(you)兩相(xiang)(xiang)(xiang)組織(zhi)的(de)(de)特點(dian),通(tong)過正確控制化學(xue)成分和(he)(he)熱處(chu)理工藝,使(shi)(shi)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)兼有(you)(you)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)和(he)(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)優(you)點(dian)。它將奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)所(suo)具有(you)(you)的(de)(de)優(you)良韌(ren)性(xing)(xing)和(he)(he)焊接(jie)性(xing)(xing)與鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)所(suo)具有(you)(you)的(de)(de)較高強度和(he)(he)耐氯(lv)化物應(ying)力(li)腐蝕(shi)性(xing)(xing)能結合(he)在一起(qi),正是這些優(you)越的(de)(de)性(xing)(xing)能使(shi)(shi)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)作為(wei)可焊接(jie)的(de)(de)結構材料而迅速發展,20世紀80年代以來,雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)已成為(wei)和(he)(he)馬氏(shi)體(ti)(ti)型、奧氏(shi)體(ti)(ti)型和(he)(he)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)型不銹鋼(gang)(gang)并(bing)列(lie)的(de)(de)一個鋼(gang)(gang)類。
雙(shuang)相不銹鋼有以下性(xing)能特點:
①. 含鉬雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼在低應力下有良好的耐氯化(hua)物應力腐(fu)蝕(shi)性(xing)能。一般18-8型奧氏體不(bu)(bu)銹鋼在60℃以上(shang)中(zhong)(zhong)性(xing)氯化(hua)物溶液(ye)中(zhong)(zhong)容易發生應力腐(fu)蝕(shi)斷(duan)裂(lie),在微量(liang)氯化(hua)物及硫化(hua)氫工業介質(zhi)中(zhong)(zhong)用這類(lei)不(bu)(bu)銹鋼制造的熱交換器(qi)、蒸發器(qi)等設備都存在著(zhu)產生應力腐(fu)蝕(shi)斷(duan)裂(lie)的傾向,而(er)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼卻(que)有良好的抵(di)抗能力。
②. 含(han)鉬雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼有良好的耐孔(kong)蝕(shi)(shi)性能(neng)。在具(ju)有相(xiang)(xiang)同的孔(kong)蝕(shi)(shi)抗力當量值(zhi)(PRE=[Cr]+3.3[Mo]+16[N])時(shi),雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼與(yu)奧氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼的臨界(jie)孔(kong)蝕(shi)(shi)電(dian)位相(xiang)(xiang)仿。雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼與(yu)奧氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼耐孔(kong)蝕(shi)(shi)性能(neng)與(yu)AISI316L相(xiang)(xiang)當。含(han)25%Cr,尤其(qi)是(shi)含(han)氮的高鉻(ge)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼的耐孔(kong)蝕(shi)(shi)和縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng)超過了AISI 316L。
③. 具有良好的耐腐蝕(shi)疲勞和磨損腐蝕(shi)性能。在某些腐蝕(shi)介質的條件下,適用于(yu)制作(zuo)泵(beng)、閥等動力設備。
④. 綜合(he)力(li)學(xue)性(xing)能好。有(you)較(jiao)高的強(qiang)度和疲勞強(qiang)度,屈(qu)服強(qiang)度是(shi)18-8型(xing)奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼的2倍。固溶(rong)態(tai)的延(yan)伸率(lv)達到25%,韌性(xing)值Ak(V形槽口)在100J以(yi)上。
⑤. 可焊(han)性良好(hao),熱(re)(re)裂(lie)傾(qing)向小(xiao),一般焊(han)前不需預熱(re)(re),焊(han)后不需熱(re)(re)處理(li),可與18-8型(xing)奧氏體不銹鋼(gang)(gang)或碳(tan)鋼(gang)(gang)等(deng)異(yi)種(zhong)焊(han)接(jie)。
⑥. 含(han)低鉻(18%Cr)的雙相不(bu)(bu)銹鋼熱(re)加工溫度范圍比18-8型奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼寬,抗力小,可(ke)不(bu)(bu)經過鍛造,直接軋制開坯生(sheng)(sheng)產鋼板。含(han)高鉻(25%Cr)的雙相不(bu)(bu)銹鋼熱(re)加工比奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼略顯困(kun)難,可(ke)以生(sheng)(sheng)產板、管和(he)絲等產品。
⑦. 冷加(jia)工時比(bi)18-8型奧氏體不銹(xiu)鋼加(jia)工硬化效應大,在管、板(ban)承受變形(xing)初(chu)期,需(xu)施加(jia)較大應力才能變形(xing)。
⑧. 與奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)相比,熱(re)導率大(da),線膨脹(zhang)系數小,適合(he)用做設備的襯里和生產復合(he)板。也適合(he)制作熱(re)交換(huan)器的管芯,換(huan)熱(re)效率比奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)高。
⑨. 仍有高鉻(ge)(ge)鐵素(su)體不(bu)銹鋼的各種脆性(xing)傾向,不(bu)宜用在高于(yu)300℃的工作條件。雙相(xiang)不(bu)銹鋼中鉻(ge)(ge)含量愈低,σ等脆性(xing)相(xiang)的危害性(xing)也愈小。
雙(shuang)相不銹(xiu)鋼具有良(liang)好的(de)焊接(jie)性能,與鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼及奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼相比,它既(ji)不像鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼的(de)焊接(jie)熱影響區,由于晶粒(li)嚴重(zhong)粗化而使塑韌性大幅降低;也不像奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼那樣,對焊接(jie)熱裂紋比較敏感。
雙相不(bu)銹鋼由于其特殊(shu)的優點(dian),廣(guang)泛應用(yong)(yong)于石油(you)化工設備、海水(shui)與廢水(shui)處(chu)理(li)設備、輸(shu)油(you)輸(shu)氣管線、造紙機械(xie)等工業(ye)領域(yu),近(jin)年來也被(bei)研究用(yong)(yong)于橋梁(liang)承(cheng)重結(jie)構領域(yu),具有很(hen)好的發(fa)展前景。
我國(guo)標(biao)準GB/T 20878-2007《不(bu)銹鋼(gang)(gang)和(he)耐(nai)熱鋼(gang)(gang) 牌(pai)(pai)號(hao)及(ji)化學(xue)成(cheng)分(fen)》中加入了許多(duo)雙相不(bu)銹鋼(gang)(gang)牌(pai)(pai)號(hao)。如 14Cr18Ni11Si4AlTi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。更多(duo)的牌(pai)(pai)號(hao)詳見標(biao)準。
另外,著名的2205 雙相(xiang)不(bu)銹鋼相(xiang)當(dang)于我國的022Cr23Ni5Mo3N。
雙相不銹鋼可用于煉油、化肥、造紙、石(shi)油、化工(gong)等(deng)領域中耐海水、耐高溫、耐濃硝酸等(deng)的熱交換器(qi)和冷(leng)淋(lin)器(qi)及器(qi)件。
雙相不銹鋼(DSS)的主要(yao)代(dai)表(biao)牌(pai)(pai)號(hao)(hao)(hao)一(yi)般可(ke)分為四(si)類:低合金型,代(dai)表(biao)牌(pai)(pai)號(hao)(hao)(hao)022Cr23Ni4MoCuN(2304);中合金型,代(dai)表(biao)牌(pai)(pai)號(hao)(hao)(hao)022Cr23Ni5Mo3N(2205);高合金型,代(dai)表(biao)牌(pai)(pai)號(hao)(hao)(hao)03Cr25Ni6Mo3Cu2N(225);超級雙相不銹鋼型,標準牌(pai)(pai)號(hao)(hao)(hao)022Cr25Ni7Mo4N(2507)。
低(di)合金型 022Cr23Ni4MoCuN(2304)不含鉬,在(zai)耐應力腐蝕方面可代替06Cr19Ni10(304)或06Cr17Ni12Mo2(316)使用(yong)。
中合金型 022Cr23Ni5Mo3N(2204)的耐蝕性能介于022Cr17Ni12Mo2(316L)和6%Mo+N奧氏體不銹(xiu)鋼之間(jian)。
高(gao)(gao)合金型(xing)一般含25%Cr,還(huan)(huan)含有(you)鉬和(he)氮,有(you)的還(huan)(huan)含銅和(he)鎢,這類鋼的耐蝕(shi)性能(neng)高(gao)(gao)于22%Cr的雙相不銹(xiu)鋼。
超級雙相不(bu)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。