雙相不銹鋼

所謂雙相不銹鋼是在其固溶組織中鐵素體相與奧氏體相約各占一半，一般量少相的含量也需要達(dá)到30%。在含C較低的情況下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Nb、Ti，N等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時(shí)還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比，強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼。

雙相不銹鋼的性能特點(diǎn)

　　由于兩相組織的特點(diǎn)，通過正確控制化學(xué)成分和熱處理工藝，使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，它將奧氏體不銹鋼所具有的優(yōu)良韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的較高強(qiáng)度和耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能結(jié)合在一起，正是這些優(yōu)越的性能使雙相不銹鋼作為可焊接的結(jié)構(gòu)材料發(fā)展迅速，80年代以來已成為和馬氏體型、奧氏體型和鐵素體型不銹鋼并列的一個(gè)鋼類。雙相不銹鋼有以下性能特點(diǎn)：

　　（1）含鉬雙相不銹鋼在低應(yīng)力下有良好的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能。一般18-8型奧氏體不銹鋼在60°C以上中性氯化物溶液中容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂，在微量氯化物及硫化氫工業(yè)介質(zhì)中用這類不銹鋼制造的熱交換器、蒸發(fā)器等設(shè)備都存在著產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂的傾向，而雙相不銹鋼卻有良好的抵抗能力。

　?。?）含鉬雙相不銹鋼有良好的耐孔蝕性能。在具有相同的孔蝕抗力當(dāng)量值（PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%）時(shí)，雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼的臨界孔蝕電位相仿。雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼耐孔蝕性能與AISI 316L相當(dāng)。含25%Cr的，尤其是含氮的高鉻雙相不銹鋼的耐孔蝕和縫隙腐蝕性能超過了AISI 316L。

　?。?）具有良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。在某些腐蝕介質(zhì)的條件下，適用于制作泵、閥等動力設(shè)備。

　?。?）綜合力學(xué)性能好。有較高的強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度是18-8型奧氏體不銹鋼的2倍。固溶態(tài)的延伸率達(dá)到25%，韌性值A(chǔ)K（V型槽口）在100J以上。

　?。?）可焊性良好，熱裂傾向小，一般焊前不需預(yù)熱，焊后不需熱處理，可與18-8型奧氏體不銹鋼或碳鋼等異種焊接。

　　（6）含低鉻（18%Cr）的雙相不銹鋼熱加工溫度范圍比18-8型奧氏體不銹鋼寬，抗力小，可不經(jīng)過鍛造，直接軋制開坯生產(chǎn)鋼板。含高鉻（25%Cr）的雙相不銹鋼熱加工比奧氏體不銹鋼略顯困難，可以生產(chǎn)板、管和絲等產(chǎn)品。

　　（7）冷加工時(shí)比18-8型奧氏體不銹鋼加工硬化效應(yīng)大，在管、板承受變形初期，需施加較大應(yīng)力才能變形。

　　（8）與奧氏體不銹鋼相比，導(dǎo)熱系數(shù)大，線膨脹系數(shù)小，適合用作設(shè)備的襯里和生產(chǎn)復(fù)合板。也適合制作熱交換器的管芯，換熱效率比奧氏體不銹鋼高。

　?。?）仍有高鉻鐵素體不銹鋼的各種脆性傾向，不宜用在高于300°C的工作條件。雙相不銹鋼中含鉻量愈低，σ等脆性相的危害性也愈小。

雙相不銹鋼（Duplex Stainless Steel，簡稱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(dá)到30%的不銹鋼。

　　雙相不銹鋼從20世紀(jì)40年代在美國誕生以來，已經(jīng)發(fā)展到第三代。它的主要特點(diǎn)是屈服強(qiáng)度可達(dá)400-550MPa，使普通不銹鋼的2倍，因此可以節(jié)約用材，降低設(shè)備制造成本。在抗腐蝕方面，特別是介質(zhì)環(huán)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(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞性能明顯優(yōu)于普通的奧氏體不銹鋼，可以與高合金奧氏體不銹鋼媲美。

　　雙相不銹鋼具有良好的焊接性能，與鐵素體不銹鋼及奧氏體不銹鋼相比，它既不像鐵素體不銹鋼的焊接熱影響區(qū)，由于晶粒嚴(yán)重粗化而使塑韌性大幅降低，也不像奧氏體不銹鋼那樣，對焊接熱裂紋比較敏感。

　　雙相不銹鋼由于其特殊的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油化工設(shè)備、海水與廢水處理設(shè)備、輸油輸氣管線、造紙機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域，近年來也被研究用于橋梁承重結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具有很好的發(fā)展前景。

　　不銹鋼鋼種很多，性能各異，它在發(fā)展過程中逐步形成了幾大類。

　　按組織結(jié)構(gòu)分，分為馬氏不銹鋼（包括沉淀硬化不銹鋼）、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和奧氏體加鐵素體雙相不銹鋼等四大類；

　　按鋼中的主要化學(xué)成分或鋼中的一些特征元素來分類，分為鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼、鉻鎳鉬不銹鋼以及低碳不銹鋼、高鉬不銹鋼、高純不銹鋼等；

　　按鋼的性能特點(diǎn)和用途分類，分為耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼、高強(qiáng)不銹鋼等；

　　按鋼的功能特點(diǎn)分類，分為低溫不銹鋼、無磁不銹鋼、易切削不銹鋼、超塑性不銹鋼等。目前常用的分類方法是按鋼的組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和鋼的化學(xué)成分特點(diǎn)以及兩者相結(jié)合的方法分類。一般分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼和沉淀硬化型不銹鋼等，或分為鉻不銹鋼和鎳不銹鋼兩大類。

　　我國新標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20878-2007《不銹鋼和耐熱鋼 牌號及化學(xué)成分》中加入了許多雙相不銹鋼牌號。如：14Cr18Ni11Si4AlTi、 022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。更多的牌號見標(biāo)準(zhǔn)。

　　另外：著名的2205雙相鋼相當(dāng)于我國的022Cr23Ni5Mo3N.。

　　最后，一些網(wǎng)頁甚至論文將雙相不銹鋼寫作雙向不銹鋼是錯(cuò)誤的。雙相是指金相組織的有兩種，而非方向的“向”。

　　雙相不銹鋼的用途

　　用于煉油、化肥、造紙、石油、代工等耐海水耐高溫濃硝酸等熱交換器和冷淋器及器件。

　　雙相不銹鋼的主要代表牌號

　　DSS一般可分為四類

　　低合金型-代表牌號：UNS S32304（23Cr-4Ni-0.1N)

　　中合金型-代表牌號：UNS S31803（22Cr-5Ni-3Mo-0.1N)

　　高合金型-代表牌號：UNS S32550（22Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N)

　　超級雙相不銹鋼型-標(biāo)準(zhǔn)牌號：UNS S32750（25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N)

　　低合金型UNS S32304不含鉬，在耐應(yīng)力腐蝕方面可代替AISI304或316使用。

　　中合金型：UNS S31803的耐蝕性能介于AISI316L和6%Mo+N奧氏體不銹鋼之間。

　　高合金型：一般含25%Cr,還含有鉬各氮，有的還含銅墻鐵壁和鎢，這類鋼的耐蝕性能高于22%Cr的雙相不銹鋼

　　超級雙相不銹鋼型：含高鉬和氮，有的也含鎢和銅，也適用于苛刻的介質(zhì)條件，具有良好的耐腐蝕與力學(xué)綜合性能，可與超級奧氏體不銹鋼相比美。

　　常用雙相不銹鋼理化性能指標(biāo)

1． 化學(xué)成分（%）　　

2、機(jī)械性能

用雙相不銹鋼牌號和各國牌號的近似值對照

常用雙相不銹鋼的性能：

  1．化學(xué)成分（%）

 2．機(jī)械性能：

3．雙相不銹鋼的連續(xù)使用溫度范圍為-50℃-260℃。熱加工溫度應(yīng)不低于950℃。

    雙相不銹鋼簡介

    雙相不銹鋼是指它的微觀組織是由鐵素體相和奧氏體相二組成的材料，二相各約占50%。在實(shí)際使用中其中一相約在40-60%之間較為合適。

    根據(jù)兩相組織的特點(diǎn)，通過正確控制化學(xué)成分和熱處理工藝，將奧氏體不銹鋼所具有的優(yōu)良韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的較高強(qiáng) 于鐵素體不銹鋼和碳鋼。雙相不銹鋼的耐耐氯化物孔蝕和縫隙腐蝕能力與鉻、鉬和氮含量有關(guān)，其耐釔蝕和縫隙腐蝕能力可以類假于316不銹鋼，或者高于海水用不銹鋼如6%MO奧氏體不銹鋼。所有 氏體不銹鋼，同時(shí)表現(xiàn)出良好的塑性和韌性。

   上海唐堯?qū)崢I(yè)有限公司雙相不銹鋼各種產(chǎn)品形式： 板材和帶材  和無縫管   鍛材 管件和法蘭    棒和絲

    雙相不銹鋼一般可分為四類： 第一類低合金型，代表牌號UNSS32304，鋼中不含鉬，PREN：24-25，耐應(yīng)力腐蝕方面可代替AISI304或是316使用。第二類中合金型，代表牌號UNSS31803，PREN：32-33耐蝕性能介于AISI316L和6%MO+N奧氏體不銹鋼之間。第三類高合金型，一般含25%CR， 可使用于苛刻的介質(zhì)條件，具有良好的耐蝕與力學(xué)綜合性能，可與超級奧氏體不銹鋼相媲美。（注：PREN：孔蝕抗力當(dāng)量值）

    化學(xué)成分 雙相鋼的最主要合金元素是Cr、Ni、Mo和N。其中Cr、Mo為增加鐵素體含量，而Ni、N為奧氏體穩(wěn)定元素。有些鋼種還有Mn、Cu、W等元素。Cr、Ni、Mo能改進(jìn)抗腐蝕性。在含氯化物的環(huán)境中其抗點(diǎn)蝕及裂縫腐蝕的性能特別好。

1．化學(xué)成分（％） 

表1  

2．  機(jī)械性能 

雙相鋼機(jī)械性能取決于產(chǎn)品形式及最終熱處理，下表列出了規(guī)定的極限     

表2

    在-50度-280度溫度范圍同，雙相不銹鋼具有很好的機(jī)械性能，當(dāng)雙相鋼長期承受300度以上高溫時(shí)，其微機(jī)組織會發(fā)生變化并導(dǎo) 含量的奧氏體鋼種相比，雙相鋼和超級雙相鋼基體材料具有類心抗點(diǎn)蝕和裂紋腐蝕性能，但一般具有極好的抗應(yīng)力腐蝕有機(jī)酸腐蝕的能力。在工業(yè)界按照孔蝕抗力當(dāng)量值PREN來表示抗點(diǎn)蝕等級是眾所周知的。

物理性能：雙相鋼熱傳導(dǎo)率列于下表中，并與316L相比較。熱傳導(dǎo)率W/M攝氏率

表3

   雙相不銹鋼的熱膨脹與碳鋼接近，這使雙相鋼與奧氏體不銹鋼相比，具有明顯的優(yōu)勢。 金相組織我公司使用于西氣東輸?shù)腢NSS31803雙相不銹鋼的微觀組織圖如下，其鐵素體含量54%

   雙相不銹鋼優(yōu)勢

   1、與奧氏體不銹鋼相比

   1）服強(qiáng)度比普通奧氏體不銹鋼高一倍多，且具有成型需要的足夠的塑韌性。采用雙相不銹鋼制造儲罐或壓力容器的厚度要比常用奧氏體不銹鋼減少30-50%，有利于降低成本。

    2）具有優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕破裂的能力，尤其在含氯離子的環(huán)境中，即使是含合金量最低的雙相不銹鋼也有比奧氏體不銹鋼更高的耐應(yīng)力腐蝕斷裂的能力，應(yīng)力腐蝕是普通奧氏體不銹鋼難以解決的突出問題。

    3）在許多介質(zhì)中應(yīng)用最普通的2205雙相不銹鋼的耐腐蝕性優(yōu)于普通的316L奧氏體不銹鋼，而超級雙相不銹鋼具有極高的耐腐蝕性，在一些介質(zhì)中，如醋酸、甲酸等甚至可以取代高合金奧氏體不銹鋼，乃至耐蝕合金。

    4）具有良好的耐局部腐蝕性能，與合金含量相發(fā)的奧氏本不銹鋼相比，它的耐磨損腐蝕和腐蝕疲勞性能都優(yōu)于奧氏體不銹鋼。

    5）比奧氏體不銹鋼線膨脹系數(shù)低，與碳鋼接近，適合與碳鋼連接，具有重要的工程意義，如生產(chǎn)復(fù)合板或襯里等。