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(shuang)相不銹鋼(gang)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,會顯示出高鉻鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)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(shuang)相不銹鋼管中兩相的比例,見圖7-1。
鋼(gang)鐵素體形成(cheng)元素折合(he)成(cheng)鉻的作(zuo)用(yong),奧氏體形成(cheng)元素折合(he)成(cheng)鎳的作(zuo)用(yong)。該圖適用(yong)于(yu) Cr-Ni 系,
其(qi)中: 鉻當量=w(Cr)+w(Mo)+1.5w(Si)+0.5w(Nb)
鎳當(dang)量=w(Ni)+30w(C)+0.5w(Mn)+30w(N)
從以(yi)上兩(liang)式中(zhong)可以(yi)看出,碳和(he)氮形成(cheng)的(de)影(ying)響較鎳強,為鎳的(de)30倍(bei);硅形成(cheng)a的(de)影(ying)響較鉻(ge)強,為鉻(ge)的(de)1.5倍(bei)。從圖(tu)7-1可以(yi)查(cha)出鋼(gang)中(zhong)兩(liang)相的(de)比(bi)例。設鋼(gang)具(ju)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(zhong)情況下, 鎳的當量為(wei):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氏體不(bu)銹鋼。
當w(Cr)=28%,鎳當量為12%時,鋼中(zhong)的(de)組織(zhi)即為含(han)鐵(tie)素體80%、含(han)奧氏體20%的(de)雙相組織(zhi)。
雙相不(bu)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(xiang)不銹鋼的(de)鑄造(zao)性能良(liang)好(hao)。實踐證明,正(zheng)確地控制鋼液中的(de)氫含(han)量是(shi)獲得(de)致密鑄件(jian)的(de)關鍵之一(yi)。
奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管的(de)(de)(de)(de)熱塑性比奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管差(cha)，因此(ci)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)鍛(duan)造(zao)(zao)(zao)性能差(cha)。這是因為(wei)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)與鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)形(xing)變(bian)不(bu)(bu)同,受外(wai)力(li)作(zuo)用(yong)時(shi),8鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)與奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)變(bian)形(xing)程度不(bu)(bu)均勻,產生了附加(jia)應(ying)力(li),并(bing)降(jiang)低了晶粒間的(de)(de)(de)(de)結合力(li)。此(ci)外(wai),鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)在大約(yue)950℃以(yi)下保溫,有析出相(xiang)(xiang)等脆化相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)危(wei)險(xian),從而降(jiang)低了鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)塑性,導致變(bian)形(xing)困難。因此(ci),在鍛(duan)造(zao)(zao)(zao)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)鍛(duan)件時(shi),必須嚴格控制(zhi)鍛(duan)造(zao)(zao)(zao)工(gong)藝,并(bing)且在開(kai)始1~2次(ci)鍛(duan)造(zao)(zao)(zao)時(shi),變(bian)形(xing)量不(bu)(bu)宜太大,只需輕輕鍛(duan)打。
雙相不銹鋼的鍛造工藝規(gui)范是(shi),始鍛溫度為1100~1150℃,終鍛溫度≥950°C。
雙相不銹鋼的(de)切削性能與(yu)奧氏體不銹鋼相當。
雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管的(de)(de)(de)(de)耐蝕性(xing)能，主要(yao)取決于鈍化元素(su)的(de)(de)(de)(de)含量(liang)及其在(zai)(zai)兩(liang)相中的(de)(de)(de)(de)分配。一般來說,雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)管耐蝕性(xing)，大(da)體(ti)上同鉻含量(liang)相當的(de)(de)(de)(de)高(gao)鉻鐵素(su)體(ti)型或鉻鎳奧氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang) 接近,并受(shou)相比(bi)(bi)例的(de)(de)(de)(de)左右。有(you)些鋼(gang)(gang)種(zhong)(如022Cr26Ni6Mo2N 鋼(gang)(gang)、022Cr22Ni5Mo3N、06Cr17Mn13Mo2N、ZG07Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N等(deng))在(zai)(zai)濃硝酸、稀鹽(yan)酸、中等(deng)濃度的(de)(de)(de)(de)硫酸、磷酸、醋(cu)酸和尿(niao)素(su)工藝介質(zhi)中,雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)比(bi)(bi)普通的(de)(de)(de)(de)奧氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)具有(you)更優越(yue)的(de)(de)(de)(de)耐蝕性(xing)。
雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼管具有(you)優(you)良(liang)的(de)(de)耐(nai)(nai)晶間腐(fu)(fu)蝕性(xing)能(neng)(neng),其性(xing)能(neng)(neng)優(you)于奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼。這(zhe)與雙相(xiang)(xiang)鋼中存(cun)在均(jun)勻分布的(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)有(you)關(guan)(guan)。雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼產生晶間腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)程(cheng)度(du)與兩(liang)相(xiang)(xiang)的(de)(de)比(bi)例(li)也有(you)關(guan)(guan)。當鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)量不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)大(da)時,相(xiang)(xiang)以(yi)孤島(dao)狀被奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)晶粒所包圍,即使被腐(fu)(fu)蝕也因相(xiang)(xiang)互未能(neng)(neng)連續成(cheng)網絡而不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)致于造成(cheng)更大(da)的(de)(de)危險。隨著(zhu)彌散鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)量的(de)(de)增加、晶界(jie)(jie)總面(mian)積的(de)(de)提高(相(xiang)(xiang)對降低了晶間碳(tan)化物析出濃(nong)度(du))和(he)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)界(jie)(jie)及(ji)其內側能(neng)(neng)夠(gou)吸(xi)收更多(duo)的(de)(de)碳(tan)化物,當達到一(yi)定的(de)(de)極限x相(xiang)(xiang)含(han)量以(yi)上時,可(ke)以(yi)消除晶間腐(fu)(fu)蝕傾向(xiang)。但是當鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)量過多(duo),呈連續網絡狀分布,則其抗晶間腐(fu)(fu)蝕能(neng)(neng)力變差。因此(ci),控制(zhi)適宜的(de)(de)兩(liang)相(xiang)(xiang)比(bi)例(li)、防止相(xiang)(xiang)聚集長大(da)和(he)采取(qu)正確的(de)(de)熱處理工藝是十分重要的(de)(de)。與奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼相(xiang)(xiang)比(bi),奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼具有(you)更高的(de)(de)耐(nai)(nai)應力腐(fu)(fu)蝕開裂(lie)性(xing)能(neng)(neng)。雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼耐(nai)(nai)應力腐(fu)(fu)蝕開裂(lie)性(xing)能(neng)(neng),會(hui)隨著(zhu)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)量的(de)(de)增加而提高,在約含(han)50%鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)對斷裂(lie)敏感性(xing)最(zui)小。過多(duo)的(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)量,會(hui)顯示高鉻(ge)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼所具有(you)的(de)(de)缺點(dian)。
雙相不(bu)銹(xiu)鋼管耐氯化物(wu)應力腐蝕開裂性(xing)能(neng),在高應力下與(yu)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼相同,短(duan)時間內(nei)即產(chan)生裂紋,在低應力下壽命較(jiao)長,顯示出一定的優越性(xing)。
雙相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)管的強度(du)(du),特別是屈服(fu)強度(du)(du)顯著提高,與18-8型(xing)奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)相比是其兩倍。采用(yong)雙相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)制造的容(rong)器的壁厚比奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)減少(shao)30%~50%,降低了生產成本(ben)。
雙相不銹鋼管優越的力學性能和耐腐(fu)蝕的綜合(he)性能,為其(qi)在石化(hua)設備、造船等行業開拓了廣闊的應用(yong)前景。
