雙相不銹鋼
廣泛地應用于各工業(yè)領(lǐng)域,諸如紙漿和造紙、陸上和海上的油氣工業(yè)、化
學(xué)加工工業(yè)、運輸業(yè)(化學(xué)品船和槽車(chē))、制藥和食品工業(yè)以及建筑業(yè)等。多用制反應容器,
各種工業(yè)設備和輸送管道等。在大多數應用中,雙相鋼被認為是具有成本效益的材料
*普通奧氏體不銹鋼如316和高合金奧氏體不銹鋼之間的空白
盡管一般認為使用雙相鋼是因為它們有耐化學(xué)產(chǎn)品的腐蝕性能,例如尿素和化肥
生產(chǎn)、有機酸生產(chǎn)以及含硫化氫天然氣的加工等遇到的一些介質(zhì),但重要的應用是用在那
些奧氏體不銹鋼不具有足夠耐點(diǎn)蝕和應力腐蝕斷裂性能的含氯離子熱水溶液介質(zhì)中,諸如
熱交換器、冷凝器和各種容器等設備。
從20世紀40年代在美國誕生以來(lái)，已經(jīng)發(fā)展到第三代。它的主要特點(diǎn)是屈服強度可達400-550MPa，是普通不銹鋼的2倍，因此可以節約用材，降低設備制造成本。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，雙相鋼的抗點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應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。
一類(lèi)屬低合金型，代表牌號UNS S32304（23Cr-4Ni-0.1N），鋼中不含鉬，PREN值為24-25，在耐應力腐蝕方面可代替AISI304或316使用。
二類(lèi)屬中合金型，代表牌號是UNS S31803（22Cr-5Ni-3Mo-0.15N），PREN值為32-33，其耐蝕性能介于A(yíng)ISI 316L和6%Mo+N奧氏體不銹鋼之間。
三類(lèi)屬高合金型，一般含25%Cr，還含有鉬和氮，有的還含有銅和鎢，標準牌號UNSS32550（25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N），PREN值為38-39，這類(lèi)鋼的耐蝕性能高于22%Cr的雙相鋼。
第四類(lèi)屬超級雙相鋼型，含高鉬和氮，標準牌號UNS S32750（25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N），有的也含鎢和銅，PREN值大于40，可適用于苛刻的介質(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。由于兩相組織的特點(diǎn)，通過(guò)正確控制化學(xué)成分和熱處理工藝，使雙相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度和耐
雙相不銹鋼化學(xué)成分
鋼號 | C≤ | Mn≤ | Si≤ | S≤ | P≤ | Cr≤ | Ni | Mo | Cu≤ | N |
S32750（SAF2507） 00Cr25Ni7Mo4N | 0.03 | 1.20 | 0.8 | 0.020 | 0.035 | 24.0/26.0 | 6.0/8.0 | 3.0/5.0 | 0.50 | 0.24/0.32 |
S31803（SAF2205） 00Cr22Ni5Mo3N | 0.03 | 2.00 | 1.0 | 0.020 | 0.030 | 21.0/23.0 | 4.50/6.50 | 2.50/3.50 | 0.08/0.20 | |
S31500（3RE60） 00Cr18Ni5Mo3Siz | 0.03 | 1.2/2.00 | 1.4/2.00 | 0.030 | 0.030 | 18.0/19.0 | 4.25/5.25 | 2.50/3.00 | 0.05/0.10 |
機械性能
鋼號 | σb（Mpa）≥ | σs（Mpa）≥ | δ（%）≥ | 硬度 | |
布氏（HB） | 洛氏（HRC） | ||||
S32750（SAF2507） 00Cr25Ni7Mo4N | 800 | 550 | 15 | 310 | 32 |
S31803（SAF2205） 00Cr22Ni5Mo3N | 620 | 450 | 25 | 290 | 30.5 |
S31500（3RE60） 00Cr18Ni5Mo3Siz | 630 | 440 | 30 | 290 | 30.5
|
氯化物應力腐蝕性能結合在一起，正是這些的性能使雙相鋼作為可焊接的結構材料發(fā)展迅速，80年代以來(lái)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(lèi)。雙相鋼有以下性能特點(diǎn)：
（1）含鉬雙相鋼在低應力下有良好的耐氯化物應力腐蝕性能。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(lèi)不銹鋼制造的熱交換器、蒸發(fā)器等設備都存在著(zhù)產(chǎn)生應力腐蝕斷裂的傾向，而雙相鋼卻有良好的抵抗能力。
（2）含鉬雙相鋼有良好的耐孔蝕性能。在具有相同的孔蝕抗力當量值（PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%）時(shí)，雙相鋼與奧氏體不銹鋼的臨界孔蝕電位相仿。雙相鋼與奧氏體不銹鋼耐孔蝕性能與AISI 316L相當。含25%Cr的，尤其是含氮的高鉻雙相鋼的耐孔蝕和縫隙腐蝕性能超過(guò)了AISI 316L。
（3）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(dòng)力設備。
（4）綜合力學(xué)性能好。有較高的強度和疲勞強度，屈服強度是18-8型奧氏體不銹鋼的2倍。固溶態(tài)的延伸率達到25%，韌性值AK（V型槽口）在100J以上。
（5）可焊性良好，熱裂傾向小，一般焊前不需預熱，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(guò)鍛造，直接軋制開(kāi)坯生產(chǎn)鋼板。含高鉻（25%Cr）的雙相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大，在管、板承受變形初期，需施加較大應力才能變形。
（8）與奧氏體不銹鋼相比，導熱系數大，線(xiàn)膨脹系數小，適合用作設備的襯里和生產(chǎn)復合板。也適合制作熱交換器的管芯，換熱效率比奧氏體不銹鋼高。
（9）仍有高鉻鐵素體不銹鋼的各種脆性?xún)A向，不宜用在高于300°C的工作條件。雙相鋼中含鉻量愈低，σ等脆性相的危害性也愈小。
用途
用于煉油、化肥、造紙、石油、化工等耐海水耐高溫濃硝酸等熱交換器和冷淋器及器件。
由于兩相組織的特點(diǎn)，通過(guò)正確控制化學(xué)成分和熱處理工藝，使DSS兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)。
與奧氏體不銹鋼相比，雙相鋼的優(yōu)勢
（1）屈服強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。采用雙相鋼制造儲罐或壓力容器的壁厚要比常用的奧氏體減少30-50%，有利于降低成本。
（2）具有優(yōu)異的耐應力腐蝕破裂的能力，即使是含合金量低的雙相鋼也有比奧氏體不銹鋼更高的耐應力腐蝕破裂的能力，尤其在含氯離子的環(huán)境中。應力腐蝕是普通奧氏體不銹鋼難以解決的突出問(wèn)題。
（3）在許多介質(zhì)中應用普遍的2205雙相鋼的耐腐蝕性?xún)?yōu)于普通的316L奧氏體不銹鋼，而超級雙相鋼具有*的耐腐蝕性，再一些介質(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，與合金含量相當的奧氏體不銹鋼相比，它的耐磨損腐蝕和疲勞腐蝕性能都優(yōu)于奧氏體不銹鋼。
（5）比奧氏體不銹鋼的線(xiàn)膨脹系數低，和碳鋼接近，適合與碳鋼連接，具有重要的工程意義，如生產(chǎn)復合板或襯里等。
（6）不論在動(dòng)載或靜載條件下，比奧氏體不銹鋼具有更高的能量吸收能力，這對結構件應付突發(fā)事故如沖撞，爆炸等，雙相鋼優(yōu)勢明顯，有實(shí)際應用價(jià)值。
與奧氏體不銹鋼相比，雙相鋼的弱勢
（1）應用的普遍性與多面性不如奧氏體不銹鋼，例如其使用溫度必須控制在250℃以下。
（2）其塑韌性較奧氏體不銹鋼低，冷，熱加工工藝和成型性能不如奧氏體不銹鋼。
（3）存在中溫脆性區，需要嚴格控制熱處理和焊接的工藝制度，以避免有害相的出現，損害性能。
與鐵素體不銹鋼相比，雙相鋼的優(yōu)勢
（1）綜合力學(xué)性能比鐵素體不銹鋼好，尤其是塑韌性，不象鐵素體不銹鋼那樣對脆性敏感。
（2）除耐應力腐蝕性能外，其他耐局部腐蝕性能都優(yōu)于鐵素體不銹鋼。
（3）冷加工工藝性能和冷成型性能遠優(yōu)于鐵素體不銹鋼。
（4）焊接性能也遠優(yōu)于鐵素體不銹鋼，一般焊前不需預熱，焊后不需熱處理。
（5）應用范圍較鐵素體不銹鋼寬。
與鐵素體不銹鋼相比，雙相鋼的弱勢
合金元素含量高，價(jià)格相對高，一般鐵素體不含鎳。
