由于現代工業技術的發展,傳統的奧氏體不銹鋼經常遭到晶間腐蝕、點腐蝕、縫隙(xi)腐蝕、應(ying)力腐蝕等局部腐蝕的破壞,雙相不銹鋼在上述腐蝕類型中表現出了某些優越性,為其發展與應用帶來了巨大的動力。
雙相不(bu)銹鋼是指在奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鋼的(de)基(ji)礎上(shang)提(ti)高鐵(tie)素(su)體(ti)形(xing)成元(yuan)素(su)鉻、錳、硅、鈮等元(yuan)素(su)含量,降低奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)形(xing)成元(yuan)素(su)鎳、碳(tan)、錳、氮的(de)含量,從而得到的(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)-鐵(tie)素(su)體(ti)雙相組織(zhi),它兼有鐵(tie)素(su)體(ti)和奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)鋼的(de)性(xing)能特點,而且此(ci)兩相組織(zhi)要(yao)獨立存在,且含量較大。
雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)物(wu)理性(xing)(xing)能(neng)介(jie)于(yu)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)鋼和奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)鋼之(zhi)間(jian),與奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)鋼相(xiang)比,熱導(dao)率大(da),熱膨(peng)脹系數小(xiao),并具有鐵(tie)(tie)(tie)磁性(xing)(xing)。一般認為,在(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)基(ji)體(ti)上有大(da)于(yu)或等于(yu)15%的(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)或在(zai)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)基(ji)體(ti)上有大(da)于(yu)或等于(yu)15%的(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti),均可稱為奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)+鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼,簡稱為雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼。
奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)存在(zai)降低了鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)的(de)脆(cui)性(xing)(xing)和(he)(he)晶(jing)粒長大(da)速度,提(ti)高了韌性(xing)(xing)和(he)(he)可(ke)焊(han)性(xing)(xing);鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)存在(zai)提(ti)高了奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)的(de)屈服強度,耐應力腐蝕(shi)、晶(jing)間腐蝕(shi)和(he)(he)孔蝕(shi)性(xing)(xing)能也顯著提(ti)高。雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)屈服強度約為18-8型奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)的(de)2~3倍,抗拉強度與(yu)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)相(xiang)(xiang)(xiang)當,斷裂(lie)伸長率較低。由于(yu)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)含量較多(duo),雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)仍保(bao)留有鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)的(de)脆(cui)性(xing)(xing)問(wen)題。隨鋼(gang)中(zhong)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例增大(da),鋼(gang)的(de)韌性(xing)(xing)降低,脆(cui)性(xing)(xing)傾(qing)向增大(da)。但由于(yu)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)存在(zai),雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)脆(cui)性(xing)(xing)傾(qing)向明顯比(bi)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)要(yao)低。
雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)連續使用(yong)(yong)的(de)(de)溫度范圍(wei)為-50℃~250℃,一般不(bu)(bu)宜在300℃以上使用(yong)(yong)。雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)一般含(han)(han)鉻(ge)18%~28%,鎳(nie)的(de)(de)含(han)(han)量(liang)不(bu)(bu)超過8%,往(wang)往(wang)加入鉬(mu)、銅(tong)、鈦、鈮等元素提高(gao)(gao)耐蝕性。由于(yu)鎳(nie)含(han)(han)量(liang)低,價格并不(bu)(bu)比(bi)奧氏體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)更高(gao)(gao)。雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)具有(you)優良的(de)(de)冷(leng)、熱(re)(re)加工性能(neng)和焊(han)(han)(han)接(jie)性能(neng),焊(han)(han)(han)接(jie)后熱(re)(re)裂的(de)(de)傾向比(bi)奧氏體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)低,脆化傾向比(bi)鐵素體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)低。但焊(han)(han)(han)接(jie)會導(dao)致焊(han)(han)(han)縫區域鐵素體(ti)(ti)含(han)(han)量(liang)增多以及晶間腐蝕敏感(gan)性增大,為了(le)保證焊(han)(han)(han)縫性能(neng),雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)接(jie)應采用(yong)(yong)特定鋼(gang)(gang)種推薦的(de)(de)專(zhuan)用(yong)(yong)焊(han)(han)(han)接(jie)材(cai)料和焊(han)(han)(han)接(jie)規范,焊(han)(han)(han)后焊(han)(han)(han)縫組織中應含(han)(han)有(you)50%左右的(de)(de)奧氏體(ti)(ti)相(xiang)。為了(le)避免脆性相(xiang)析出,高(gao)(gao)鉻(ge)鉬(mu)雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)熱(re)(re)處理及熱(re)(re)加上溫度不(bu)(bu)能(neng)低于(yu)950℃,低鉻(ge)鉬(mu)鋼(gang)(gang)不(bu)(bu)能(neng)低于(yu)900℃。
雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)在通常的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)介質中(zhong)都(dou)能(neng)鈍化,所以具有(you)很好的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng),以18-5型(xing)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)為例(li),它耐(nai)(nai)(nai)(nai)硫酸(suan)、鹽酸(suan)、甲(jia)酸(suan)、磷酸(suan)、草酸(suan)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)均優于(yu)(yu)奧氏體(ti)(ti)316L型(xing)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang),僅是耐(nai)(nai)(nai)(nai)硝酸(suan)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)稍差,Cr21 和(he)Cr25型(xing)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)在各種介質中(zhong)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)都(dou)超過(guo)316L鋼(gang)。雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)突出優點是耐(nai)(nai)(nai)(nai)應力腐(fu)(fu)蝕(shi)破裂(lie),其(qi)主要原因是:由于(yu)(yu)兩相(xiang)組(zu)織存在,應力腐(fu)(fu)蝕(shi)裂(lie)紋(wen)在穿(chuan)過(guo)相(xiang)界時頻繁受阻,擴展困難;雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)屈服強度較高,在相(xiang)同外加壓力下不(bu)(bu)(bu)(bu)易發(fa)生滑移變形(xing)(xing),裂(lie)紋(wen)難于(yu)(yu)形(xing)(xing)成(cheng);鐵(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)對于(yu)(yu)奧氏體(ti)(ti)是陽極,對奧氏體(ti)(ti)相(xiang)可(ke)起到(dao)一定(ding)的(de)(de)陰極保護作(zuo)用。即便(bian)在多硫酸(suan)和(he)高溫水(shui)中(zhong),雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)也有(you)很強的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)應力腐(fu)(fu)蝕(shi)破裂(lie)能(neng)力。
雙相不銹鋼(gang)通常分(fen)為四類:
1. 低(di)合(he)(he)金(jin)型雙相不銹鋼(gang):這(zhe)類鋼(gang)的合(he)(he)金(jin)成分以鉻、鎳為主,且含量(liang)偏低(di)。點蝕當量(liang)指數PRF不大于25。
2. 中合金(jin)型雙相(xiang)不銹(xiu)鋼:與低(di)合金(jin)型雙相(xiang)不銹(xiu)鋼相(xiang)比,加入了鉬或銅(tong)。點蝕當量指數 PRE在25~35之間。
3. 高(gao)合金型雙相不銹鋼:這類鋼有較高(gao)含量(liang)的鉻、鎳及鉬、銅等合金元素,點(dian)蝕當量(liang)指數PRE在35~40之間。
4. 超級雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang):這(zhe)類(lei)鋼(gang)除含有較高量的(de)(de)鉻、鎳、鉬、氨合金元(yuan)素(su)外,有的(de)(de)還加入鎢、銅(tong)元(yuan)素(su)。點(dian)蝕當量指數PRE大于40。