雙相不銹鋼因?yàn)殍F素體相的存在而具備優(yōu)良的力學(xué)性能，因?yàn)閵W氏體相的存在而具備很好的耐蝕性能，這種優(yōu)良的綜合性能使得雙相不銹鋼被廣泛應(yīng)用于海洋建筑、石油化工、儲(chǔ)酸造酸設(shè)備等領(lǐng)域。雙相不銹鋼這種優(yōu)良的耐蝕性能主要是由于鉻、鉬、鎳、氮等元素的存在，而鐵素體與奧氏體中各元素的含量差異明顯，鐵素體中鉻、鉬含量較高，奧氏體中鎳、氮含量較高。元素含量的差異會(huì)直接影響雙相不銹鋼鐵素鐵相與奧氏體相的含量和性能。

  當(dāng)給定化學(xué)成分時(shí)，通過(guò)熱處理方式可以改變雙相不銹鋼奧氏體與鐵素體的比例，而且會(huì)導(dǎo)致各元素在各相中從新分布，獲得耐蝕性能各異的組織，進(jìn)而改變雙相不銹鋼的力學(xué)性能和耐蝕性能。而不恰當(dāng)?shù)臒崽幚矸绞綍?huì)導(dǎo)致雙相不銹鋼中σ、CrN等第二相的析出，影響材料的耐蝕性能。本章從熱處理工藝和合金元素兩個(gè)方面探討其對(duì)雙相不銹鋼微觀組織的影響。

   鋼中鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不少于10.5%時(shí)，鉻才能形成不受大氣腐蝕的穩(wěn)定的鉻鈍化膜，不銹鋼的耐蝕性隨鉻含量的增加而提高。鉻是鐵素體形成元素，當(dāng)鋼中鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí)，需加人相應(yīng)多的Ni才能形成奧氏體和雙相組織，較高鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也能促進(jìn)金屬間相的形成。通常奧氏體不銹鋼中鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%,第二代雙相不銹鋼中達(dá)22%,雙相不銹鋼中元素鉻含量達(dá)到25%時(shí)，孔蝕電位（E_b)顯著上升、腐蝕速率顯著減小。雙相不銹鋼的酸洗和去除回火色要比奧氏體不銹鋼難。鉻在雙相不銹鋼中的作用除了強(qiáng)烈形成、穩(wěn)定α區(qū)和縮小y區(qū)外，有顯著降低鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度的作用。隨著鉻含量的增加，α+y雙相不銹鋼的耐蝕性提高，鉻對(duì)提高雙相不銹鋼的耐點(diǎn)蝕性是非常有效的元素；同時(shí)隨著鉻含量的增加，還能加速α'和σ相等金屬間相的析出，使鋼的脆性?xún)A向增大。鉻的加入使鐵基固溶體的電極電位得到提高，還能吸收鐵電子使鐵鈍化，在氧化介質(zhì)作用下形成富鉻的氧化膜，從而提高耐點(diǎn)蝕性能。鉻可以使雙相不銹鋼的鈍化電位減小，使鋼較容易發(fā)生鈍化現(xiàn)象，進(jìn)而有利于保護(hù)雙相鋼鈍化膜的穩(wěn)定性，并且鉻能夠提升鋼鈍化膜被破壞后的自修復(fù)性能，可以讓具有體心立方品格的鐵組織穩(wěn)定，鉻也能夠增強(qiáng)雙相鋼的高溫抗氧化能力。然而于一些強(qiáng)氧化性酸及還原性酸中單純依靠元素鉻的作用不能夠維持雙相不銹鋼良好的抗蝕性能，還需要向鋼中添加減緩陽(yáng)極溶解的元素（鎳,硅,鉬等）。

  鉬是雙相不銹鋼的主要合金元素之一，第二代雙相鋼中含鉬量多數(shù)達(dá)到1%~3%.鉬與鉻的協(xié)同作用能提高不銹鋼的抗氧化腐蝕能力。當(dāng)不銹鋼中鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于18%時(shí)，鉬在氯化物環(huán)境中抗點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的能力是鉻的3倍。鉬能顯著提高雙相不銹鋼的耐點(diǎn)蝕性能，鉬的耐點(diǎn)蝕性能只有當(dāng)鋼中有足夠的鉻時(shí)才能顯示出來(lái)，且隨含鉻量的增加，鉬的有效作用增大。鉬在離基體較近的鈍化膜中富集，有利于增強(qiáng)鈍化膜的穩(wěn)定性，可以促進(jìn)鉻元素富集于雙相鋼的表面膜中，所以鉬除了可以顯著地增強(qiáng)雙相不銹鋼的抗孔蝕能力，也能夠提高以孔蝕為起源的抗應(yīng)力腐蝕斷裂性能。鉬可提高鋼在還原介質(zhì)中的熱力學(xué)穩(wěn)定性，鉬在介質(zhì)作用下形成鉬酸鹽（MoO^-2₄),產(chǎn)生緩蝕作用。鉬可增加不銹鋼的鈍化作用，有利于耐蝕性的改善。但鉬是鐵素體形成元素，能促進(jìn)金屬間相的形成。鉬是強(qiáng)烈形成鐵素體相并縮小奧氏體區(qū)的元素，在α+γ雙相不銹鋼中，有利于α相的形成，對(duì)σ相的析出有很大的促進(jìn)作用，使σ相的析出速度加快，析出溫度范圍加寬，析出溫度上移，增大鋼的脆性?xún)A向和缺口敏感性。因此，在雙相不銹鋼中鉬元素的含量一般低于4%。

   鎳是奧氏體穩(wěn)定元素，鐵素體不銹鋼中含有少量或不含鎳,奧氏體不銹鋼中鎳元素的含量在8%,而雙相不銹鋼中鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%~7%.鎳在奧氏體不銹鋼中還可以延緩有害金屬相的形成，但在雙相不銹鋼中鎳的這種作用則遠(yuǎn)不如氮有效。奧氏體不銹鋼具有極佳的韌性。鎳是強(qiáng)烈形成奧氏體和擴(kuò)大γ區(qū)的元素，研究表明，鎳在雙相不銹鋼中還能促進(jìn)σ相的形成，增加鋼的脆化敏感性，并使脆化敏感溫度向高溫移動(dòng)；能降低雙相不銹鋼馬氏體轉(zhuǎn)變溫度，從而改善鋼的冷加工變形性能；當(dāng)鋼中含鎳量約5%時(shí)，鋼的屈強(qiáng)度最高，含鎳量為10%時(shí)，抗拉強(qiáng)度最高；當(dāng)含鉻量為22%、含鎳量在4%~6%時(shí)雙相不銹鋼具有最好的抗點(diǎn)蝕性能；鎳還能提高雙相不銹鋼的耐硫酸、磷酸的性能。

   錳是鋼中普遍存在的一種元素，在奧氏體不銹鋼中錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在1%~2%范圍內(nèi)，而在鐵素體和馬氏體不銹鋼中其質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常低于1%。加入錳是為了防止鑄造時(shí)的熱脆性，這種熱脆性是由于形成了FeS低熔點(diǎn)共晶組分而導(dǎo)致產(chǎn)生了凝固裂紋。因?yàn)?span style="font-size: 16px;">錳比Fe更容易和S結(jié)合，添加足夠的錳會(huì)形成穩(wěn)定的硫化錳（MnS),從而有效地消除熱脆性問(wèn)題。錳與鎳一樣是奧氏體形成元素，錳可以擴(kuò)大y相區(qū)，使y-α轉(zhuǎn)變線(xiàn)向低溫方向移動(dòng)。王麗萍等人對(duì)00Cr22Ni5Mo3Mnx雙相不銹鋼的研究中發(fā)現(xiàn)奧氏體含量隨錳含量的升高而逐漸增加、力學(xué)性能隨錳含量的增加先降低后升高，耐點(diǎn)蝕性能先增強(qiáng)后減弱，當(dāng)錳含量在1.2%~1.5%時(shí)，00Cr22Ni5Mo3Mnx 雙相不銹鋼的綜合性能最好。

   氮的加入降低了材料的成本，減少了鎳的使用，氮作為奧氏體形成元素能夠提升富氮奧氏體相的抗點(diǎn)蝕能力，并且可以跟富鉻、鉬元素的鐵素體相獲得平衡進(jìn)而有著增強(qiáng)雙相不銹鋼抗腐蝕能力的作用，此外氮能夠降低元素 鉻,鎳等在雙相不銹鋼α相和γ相中的差異，進(jìn)而降低了DSS發(fā)生選擇性腐蝕的可能性。氮在雙相鋼中溶解后可以損耗縫隙溶液或者小孔溶液中的氫離子進(jìn)而能夠抑制小孔內(nèi)pH值降低，有利于促進(jìn)小孔擴(kuò)展前發(fā)生鈍化。氮元素能夠于雙相不銹鋼鈍態(tài)表面發(fā)生聚集，促進(jìn)氮化物相的形成，氮在活性表面的富集能夠阻止材料更進(jìn)一步的溶解，所以氮可以增強(qiáng)雙相不銹鋼的抗點(diǎn)蝕及縫隙腐蝕的性能，以及增強(qiáng)了鋼抗以點(diǎn)蝕為起源的氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂的性能。氮還能夠顯著提高鋼的強(qiáng)度、韌性、延緩金屬間相的生成，以及消除由于高鉻、鉬而導(dǎo)致的易于生成σ相的趨勢(shì)。

  氮能顯著提高鋼的強(qiáng)度，是最有效的固熔強(qiáng)化元素。氮在提高鋼強(qiáng)度的同時(shí)，還能增加奧氏體和雙相不銹鋼的韌性，同時(shí)延緩金屬間相的形成。在具有高耐蝕性的奧氏體和雙相不銹鋼中加入氮,可以抵消因含高鉻、高M(jìn)o所帶來(lái)的易形成合相的傾向。氮是強(qiáng)烈的奧氏體形成元素，在奧氏體不銹鋼中可以部分代替鎳,雙相鋼中一般都加入幾乎達(dá)到飽和溶解度的氮量，同時(shí)加人可使之達(dá)到相平衡的鎳量。鐵素體形成元素鉻和Mo與奧氏體形成元素 鎳和氮需達(dá)到平衡，才能獲得所期望的雙相組織。氮和鎳一樣，是強(qiáng)烈形成奧氏體并擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素，其作用遠(yuǎn)大于鎳。如含30%鉻的高鉻鐵素體鋼中以Cr:N=75:1的比例加入氮,可獲純奧氏體組織，更重要的是它能阻止奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變。高溫下氮穩(wěn)定奧氏體的作用比鎳大，氮的加入提高了鋼中奧氏體的數(shù)量，使鋼雙相組織更加穩(wěn)定。在正常溫度固溶處理（1020~1100℃保溫、水冷）后的組織中，奧氏體50%~60%,鐵素體50%~40%,即使焊接后鐵素體也不不會(huì)超過(guò)60%,甚至經(jīng)1300℃固溶處理后，奧氏體仍有30%,這是該鋼種最重要的特點(diǎn)之一。因?yàn)閱危噼F素體組織的出現(xiàn)會(huì)使雙相不銹鋼的一些優(yōu)良的性能全部喪失，所以要盡可能避免這種情況發(fā)生，而氮在這方面的作用是不可忽視的。同時(shí)氮的加入能細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度，顯著提高鋼的耐點(diǎn)蝕性能N形成和穩(wěn)定奧氏體及擴(kuò)大y區(qū)并使鋼固溶強(qiáng)化的作用與碳相似，但氮在鋼中不僅不像碳那樣對(duì)鋼的耐蝕性有害，且在一些介質(zhì)中常常發(fā)生有益的影響，可顯著推遲高溫下（如焊接時(shí)）單－相鐵素體的出現(xiàn)和有害金屬相的析出。氮固溶于奧氏體中，提高鋼中γ相耐蝕性。氮原子能消耗H,減緩微區(qū)pH值的下降，起到了緩蝕作用。由于氮提高了鋼耐點(diǎn)蝕性，可防止以點(diǎn)蝕為起源的應(yīng)力腐蝕的發(fā)生，改善了表面膜的鈍化能力，使裂紋不易形成。

  碳在不銹鋼中有二重性，是工業(yè)用鋼的主要元素之一，鋼的性能和組織在很大程度上決定于碳的含量及分布形式。在不銹鋼中碳對(duì)組織的影響主要是：首先，碳是穩(wěn)定y相的元素，其作用很大（約是鎳的30倍）；其次，由于碳和鉻的親和力很大，與鉻形成一系列復(fù)雜的碳化物，導(dǎo)致貧鉻,使耐蝕性下降。故在雙相不銹鋼中碳含量控制得很低，一般小于等于0.03,這樣的碳含量對(duì)耐蝕性的影響基本上可忽略不計(jì)。