以不鏽性、耐(nai)蝕性為主要(yao)特性,且鉻的質量分數至少為10.5%, 碳(tan)的質量分數最大不超(chao)過1.2%,基體兼有奧氏體和鐵素體兩(liang)相組織(其中較少相的含量一般大於15%),有磁性,可通過冷加工使(shi)其強(qiang)化的不鏽鋼，稱為奧氏體-鐵素體(雙相)型不鏽鋼。由於奧氏體相的存在,降低了高鉻鐵素體的脆性,防止了晶(jing)粒(li)長(chang)大的傾向,提(ti)高了鋼的韌性；由於鐵素體的存在，雙相不鏽鋼對晶(jing)間腐蝕敏(min)感小,具有優良(liang)的耐(nai)晶(jing)間腐蝕性能(nen),而且其耐(nai)應力(li)腐蝕開裂(lie)性能(nen),隨鐵素體含量的增加而提(ti)高,但(dan)過高的鐵素體含量,會顯示(shi)出(chu)高鉻鐵素體不鏽鋼的一些缺點。雙相不鏽鋼的性能(nen),同鐵素體和奧氏體相的平衡比(bi)例(li)有很大的關係,而兩(liang)相的比(bi)例(li)在很大程度上取決(jue)於鋼的化學成分和熱(re)處(chu)理溫度等因素。
借助於鉻-鎳當量圖可以大致確(que)定(ding)某(mou)種鋼的組織以及雙相不鏽鋼管中兩(liang)相的比(bi)例(li),見圖7-1。
鋼鐵素體形成元素折(zhe)合成鉻的作用,奧氏體形成元素折(zhe)合成鎳的作用。該圖適用於 Cr-Ni 係,
其中: 鉻當量=w(Cr)+w(Mo)+1.5w(Si)+0.5w(Nb)
鎳當量=w(Ni)+30w(C)+0.5w(Mn)+30w(N)
從以上兩(liang)式中可以看出(chu),碳(tan)和氮(dan)形成的影(ying)響(xiang)較鎳強(qiang),為鎳的30倍;矽形成a的影(ying)響(xiang)較鉻強(qiang),為鉻的1.5倍。從圖7-1可以查出(chu)鋼中兩(liang)相的比(bi)例(li)。設鋼具有如下成分: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%。
此種情況下, 鎳的當量為: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(yuan)圈標明在圖7-1中,它(ta)是組織為帶有少量鐵素體的奧氏體不鏽鋼。
當w(Cr)=28%,鎳當量為12%時,鋼中的組織即(ji)為含鐵素體80%、含奧氏體20%的雙相組織。
雙相不鏽鋼管具有優良(liang)的焊接性能(nen),焊前(qian)不需預熱(re),焊後一般也不需要(yao)熱(re)處(chu)理,均不會出(chu)現焊接裂(lie)縫(feng)。若(ruo)鐵素體比(bi)例(li)很大,也有可能(nen)出(chu)現475℃脆化現象;高鉻鐵素體-奧氏體不鏽鋼中將產生顯著(zhu)的相脆化現象。在焊接時最好采用雙相不鏽鋼焊條(tiao),從而能(nen)夠(gou)避免(mian)冷卻(que)時形成裂(lie)紋。在使(shi)用條(tiao)件較為苛(ke)刻的腐蝕介質環(huan)境中,焊後最好再進行一次固溶處(chu)理。
奧氏體-鐵素體雙相不鏽鋼的鑄造性能(nen)良(liang)好。實踐證明,正確(que)地控製鋼液中的氫(qing)含量是獲得致密鑄件的關鍵之一。
奧氏體-鐵素體雙相不鏽鋼管的熱(re)塑性比(bi)奧氏體不鏽鋼管差，因此雙相不鏽鋼的鍛造性能(nen)差。這是因為奧氏體與鐵素體的形變不同,受(shou)外力(li)作用時,8鐵素體與奧氏體變形程度不均勻,產生了附加應力(li),並降低了晶(jing)粒(li)間的結合力(li)。此外,鐵素體在大約950℃以下保溫,有析出(chu)相等脆化相的危險,從而降低了鋼的塑性,導致變形困(kun)難(nan)。因此,在鍛造奧氏體-鐵素體雙相不鏽鋼的鍛件時,必(bi)須嚴(yan)格控製鍛造工藝,並且在開始1~2次鍛造時,變形量不宜太大,隻(zhi)需輕輕鍛打。
雙相不鏽鋼的鍛造工藝規範(fan)是,始鍛溫度為1100~1150℃,終鍛溫度≥950°C。
雙相不鏽鋼的切削性能(nen)與奧氏體不鏽鋼相當。
雙相不鏽鋼管的耐(nai)蝕性能(nen)，主要(yao)取決(jue)於鈍化元素的含量及其在兩(liang)相中的分配。一般來說,雙相不鏽鋼管耐(nai)蝕性，大體上同鉻含量相當的高鉻鐵素體型或鉻鎳奧氏體不鏽鋼 接近,並受(shou)相比(bi)例(li)的左右。有些鋼種(如022Cr26Ni6Mo2N 鋼、022Cr22Ni5Mo3N、06Cr17Mn13Mo2N、ZG07Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N等)在濃硝酸、稀鹽酸、中等濃度的硫(liu)酸、磷酸、醋(cu)酸和尿素工藝介質中,雙相不鏽鋼比(bi)普通的奧氏體不鏽鋼具有更優越的耐(nai)蝕性。
雙相不鏽鋼管具有優良(liang)的耐(nai)晶(jing)間腐蝕性能(nen),其性能(nen)優於奧氏體不鏽鋼。這與雙相鋼中存在均勻分布的鐵素體有關。雙相不鏽鋼產生晶(jing)間腐蝕的程度與兩(liang)相的比(bi)例(li)也有關。當鐵素體量不大時,相以孤島(dao)狀被奧氏體晶(jing)粒(li)所包圍,即(ji)使(shi)被腐蝕也因相互未能(nen)連續成網絡而不致於造成更大的危險。隨著彌散鐵素體量的增加、晶(jing)界總(zong)麵(mian)積的提(ti)高(相對降低了晶(jing)間碳(tan)化物(wu)析出(chu)濃度)和鐵素體相界及其內側能(nen)夠(gou)吸收(shou)更多的碳(tan)化物(wu),當達(da)到(dao)一定(ding)的極限x相含量以上時,可以消除(chu)晶(jing)間腐蝕傾向。但(dan)是當鐵素體含量過多,呈連續網絡狀分布,則其抗晶(jing)間腐蝕能(nen)力(li)變差。因此,控製適宜的兩(liang)相比(bi)例(li)、防止相聚集長(chang)大和采取正確(que)的熱(re)處(chu)理工藝是十分重要(yao)的。與奧氏體不鏽鋼相比(bi),奧氏體-鐵素體不鏽鋼具有更高的耐(nai)應力(li)腐蝕開裂(lie)性能(nen)。雙相不鏽鋼耐(nai)應力(li)腐蝕開裂(lie)性能(nen),會隨著鐵素體含量的增加而提(ti)高,在約含50%鐵素體相對斷(duan)裂(lie)敏(min)感性最小。過多的鐵素體含量,會顯示(shi)高鉻鐵素體不鏽鋼所具有的缺點。
雙相不鏽鋼管耐(nai)氯化物(wu)應力(li)腐蝕開裂(lie)性能(nen),在高應力(li)下與奧氏體不鏽鋼相同,短(duan)時間內即(ji)產生裂(lie)紋,在低應力(li)下壽(shou)命較長(chang),顯示(shi)出(chu)一定(ding)的優越性。
雙相不鏽鋼管的強(qiang)度,特別(bie)是屈服強(qiang)度顯著(zhu)提(ti)高,與18-8型奧氏體不鏽鋼相比(bi)是其兩(liang)倍。采用雙相不鏽鋼製造的容器(qi)的壁厚比(bi)奧氏體不鏽鋼減(jian)少30%~50%,降低了生產成本。
雙相不鏽鋼管優越的力(li)學性能(nen)和耐(nai)腐蝕的綜(zong)合性能(nen),為其在石化設備、造船等行業開拓了廣闊(kuo)的應用前(qian)景。
