1. 雙(shuang)相不銹(xiu)鋼的化學成分(fen)與相比(bi)例
雙相不銹(xiu)鋼按鉻的含量不同,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)溶處理的溫度對雙(shuang)相不銹鋼(gang)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相及其不良影響
雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼中的(de)(de)(de)σ相(xiang)是從鐵(tie)素體相(xiang)中形成的(de)(de)(de)。它使(shi)鋼變脆,降(jiang)低了鋼的(de)(de)(de)延展(zhan)性(xing)和耐沖(chong)擊韌(ren)度(du),使(shi)鋼材加(jia)工(gong)過程易(yi)產生各種缺陷(xian)。不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)鋼材,形成σ相(xiang)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)也有差異。隨(sui)著σ相(xiang)數量的(de)(de)(de)增加(jia),鋼材耐蝕性(xing)將明(ming)顯(xian)下降(jiang)。
4. 475℃脆性(xing)
雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼是(shi)由奧氏體(ti)和鐵素體(ti)兩相組成(cheng)的(de),其中鐵素體(ti)所占體(ti)積比例很大(da),鐵素體(ti)型不(bu)(bu)銹鋼所具有(you)的(de)特(te)征(zheng)在雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼中也(ye)能表現出(chu)來(lai)(lai)。475℃脆性(xing)同樣也(ye)發生在雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼的(de)鐵素體(ti)相內。475℃脆性(xing)提高了(le)鋼材硬度,但卻大(da)大(da)降低了(le)其沖擊韌度值。有(you)時(shi)為(wei)了(le)使(shi)雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼兼(jian)有(you)耐磨性(xing)時(shi),也(ye)可(ke)利用(yong)475℃時(shi)效(xiao)來(lai)(lai)達到提高其耐磨性(xing)的(de)目(mu)的(de)。除(chu)此(ci),在使(shi)用(yong)雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼結構中應(ying)盡量避(bi)免在此(ci)溫度長期工作。當然(ran)可(ke)以通過重(zhong)新固(gu)溶處理(li)來(lai)(lai)消(xiao)除(chu)475℃脆性(xing)。
5. 合(he)金元(yuan)素氮、碳對(dui)雙相不銹鋼耐應力(li)
在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)相中(zhong)碳和(he)氮(dan)是(shi)(shi)強烈的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)形(xing)成元(yuan)素,它們(men)對鋼(gang)的(de)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)是(shi)(shi)不(bu)利的(de),所以(yi)在(zai)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)要控制w(C)≤0.03%。而氮(dan)卻有獨特(te)之處:在(zai)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭熱影響(xiang)區快速冷(leng)卻時(shi),氮(dan)能(neng)促進(jin)高(gao)溫下(xia)形(xing)成的(de)鐵素體(ti)逆轉得(de)到(dao)足夠的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)數(shu)(shu)量,以(yi)維持必要的(de)相平衡來提(ti)高(gao)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭耐蝕(shi)(shi)性,這是(shi)(shi)其(qi)他合金元(yuan)素無法(fa)替代的(de),所以(yi)說利用和(he)控制雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)氮(dan)含量是(shi)(shi)一(yi)(yi)個極(ji)為重(zhong)要的(de)因素。含有φ(N)0.11%的(de)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)破(po)裂(lie)敏感性指數(shu)(shu)為最(zui)小(見(jian)圖(tu)(tu)4-3);氮(dan)含量對022Cr19Ni5Mo3Si2N雙(shuang)相鋼(gang)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)破(po)裂(lie)時(shi)間的(de)影響(xiang)規律(lv)如圖(tu)(tu)4-4所示(shi),從圖(tu)(tu)中(zhong)可以(yi)看到(dao),氮(dan)的(de)體(ti)積分(fen)(fen)數(shu)(shu)接(jie)(jie)(jie)近(jin)0.11%的(de)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)破(po)裂(lie)時(shi)間最(zui)長。當氮(dan)的(de)體(ti)積分(fen)(fen)數(shu)(shu)為0.11%時(shi),雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)體(ti)積分(fen)(fen)數(shu)(shu)為71%(見(jian)圖(tu)(tu)4-5),而一(yi)(yi)般(ban)認為雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)相最(zui)適(shi)宜的(de)體(ti)積分(fen)(fen)數(shu)(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。