1. 雙相(xiang)不(bu)銹鋼的化學成分與相(xiang)比例(li)
雙相不銹鋼(gang)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. 固溶處(chu)理(li)的溫度對雙相不銹鋼相比(bi)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)力腐(fu)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(ji)其不(bu)良影響
雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)的σ相(xiang)(xiang)是從鐵素體相(xiang)(xiang)中(zhong)形成(cheng)的。它使(shi)鋼(gang)變脆,降(jiang)低了(le)鋼(gang)的延(yan)展性和耐沖(chong)擊韌度,使(shi)鋼(gang)材(cai)(cai)加工過程易產生各(ge)種缺(que)陷。不(bu)同的鋼(gang)材(cai)(cai),形成(cheng)σ相(xiang)(xiang)的溫度也有(you)差(cha)異。隨著σ相(xiang)(xiang)數量的增加,鋼(gang)材(cai)(cai)耐蝕(shi)性將明顯下降(jiang)。
4. 475℃脆性(xing)
雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)是(shi)由奧氏體(ti)(ti)和鐵素(su)體(ti)(ti)兩(liang)相(xiang)(xiang)組成的,其(qi)中(zhong)鐵素(su)體(ti)(ti)所占體(ti)(ti)積比(bi)例(li)很大(da),鐵素(su)體(ti)(ti)型不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)所具有的特征(zheng)在(zai)(zai)(zai)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)也能表現(xian)出來。475℃脆性同樣也發生在(zai)(zai)(zai)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)內。475℃脆性提高(gao)了(le)鋼(gang)材(cai)硬(ying)度,但卻大(da)大(da)降(jiang)低了(le)其(qi)沖擊韌度值。有時為(wei)了(le)使雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)兼有耐磨性時,也可利用(yong)475℃時效來達到(dao)提高(gao)其(qi)耐磨性的目的。除此(ci),在(zai)(zai)(zai)使用(yong)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)結構中(zhong)應盡量避免在(zai)(zai)(zai)此(ci)溫度長期工作(zuo)。當然可以通過(guo)重(zhong)新固溶處(chu)理來消除475℃脆性。
5. 合金元素氮、碳對雙(shuang)相不銹(xiu)鋼耐應力
在(zai)奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)碳和氮是(shi)強烈的(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)形成元素,它(ta)們對鋼(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)是(shi)不(bu)利的(de)(de)(de),所以在(zai)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)要控(kong)制w(C)≤0.03%。而(er)氮卻有獨(du)特之處:在(zai)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)熱影響區快速冷卻時(shi)(shi),氮能促進高溫下形成的(de)(de)(de)鐵素體(ti)(ti)逆轉得到足(zu)夠的(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)數(shu)(shu)量,以維持必要的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)衡(heng)來提高焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)耐(nai)蝕(shi)性(xing),這是(shi)其他合金元素無法替代的(de)(de)(de),所以說利用和控(kong)制雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)氮含量是(shi)一個極為(wei)(wei)重要的(de)(de)(de)因素。含有φ(N)0.11%的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)應力(li)腐(fu)蝕(shi)破裂敏(min)感性(xing)指數(shu)(shu)為(wei)(wei)最(zui)小(xiao)(見圖4-3);氮含量對022Cr19Ni5Mo3Si2N雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)應力(li)腐(fu)蝕(shi)破裂時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)影響規律如圖4-4所示,從(cong)圖中(zhong)(zhong)可以看到,氮的(de)(de)(de)體(ti)(ti)積(ji)(ji)分(fen)(fen)數(shu)(shu)接(jie)(jie)近0.11%的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)應力(li)腐(fu)蝕(shi)破裂時(shi)(shi)間(jian)最(zui)長。當氮的(de)(de)(de)體(ti)(ti)積(ji)(ji)分(fen)(fen)數(shu)(shu)為(wei)(wei)0.11%時(shi)(shi),雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)體(ti)(ti)積(ji)(ji)分(fen)(fen)數(shu)(shu)為(wei)(wei)71%(見圖4-5),而(er)一般認(ren)為(wei)(wei)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)耐(nai)應力(li)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)最(zui)適宜的(de)(de)(de)體(ti)(ti)積(ji)(ji)分(fen)(fen)數(shu)(shu)為(wei)(wei)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。