雙相不銹鋼(奧氏體-鐵素體不銹鋼)是指它的微觀組織是由鐵素體相和奧氏體相組成的材料,二相各約占50%。在實際使用中其中一相約在40%~60%之間較為合適。雙相不銹鋼從20世紀(jì)40年代在美國誕生以來,已經(jīng)發(fā)展到第三代。它的主要特點是屈服強度可達(dá)400~550MPa,是普通不銹鋼的2倍,因此可以節(jié)約用材,降低設(shè)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,雙相不銹鋼的抗點蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)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。
根據(jù)兩相組織的特點,通過正確控制化學(xué)成分和熱處理工藝,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氯化物應(yīng)力腐蝕性能結(jié)合在一起,使雙相不銹鋼成為一類集優(yōu)良的耐腐蝕、高強度和易于加工制造等諸多優(yōu)異性能于一身的鋼種。它們的物理性能介于奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼之間,但更接近于鐵素體不銹鋼和碳鋼。雙相不銹鋼的耐氯化物孔蝕和縫隙腐蝕能力與鉻、鉬和氮含量有關(guān),耐孔蝕和縫隙腐蝕能力可以類似于316不銹鋼,或者高于海水用不銹鋼如6%Mo奧氏體不銹鋼。所有的雙相不銹鋼耐氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂的能力均明顯強于300系列奧氏體不銹鋼,而且其強度也大大高于奧氏體不銹鋼,同時表現(xiàn)出良好的塑性和韌性。
雙相不銹鋼一般可分為低合金型、中合金型、高合金型和超級雙相不銹鋼型四類。我國新標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20878《不銹鋼和耐熱鋼 牌號及化學(xué)成分》中加入了許多雙相不銹鋼牌號。如:14Cr18Ni11Si4AITi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。代表牌號 UNS S32304(23Cr-4Ni-0.1N),鋼中不含鉬,PREN值為24~25,在耐應(yīng)力腐蝕方面可代替 AISI304或316使用。
1. 雙相不銹鋼的分類:
①. 第一類屬低合金型,代表牌號 UNS S32304(23Cr-4Ni-0.1N),鋼中不含鉬,PREN值為24~25,在耐應(yīng)力腐蝕方面可代替AISI304或316使用。
②. 中合金型,代表牌號UNS S31803(22Cr-5Ni-3Mo-0.15N),PREN值為32~33,其耐蝕性能介于AISI316L和6%Mo+N奧氏體不銹鋼之間。
③. 高合金型,一般含25%Cr,還含有鉬和氮,有的還含有銅和鎢,標(biāo)準(zhǔn)牌號UNSS32550(25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N),PREN值為38~39,這類鋼的耐蝕性能高于22%Cr的雙相不銹鋼。
④. 屬超級雙相不銹鋼型,含高鉬和氮,標(biāo)準(zhǔn)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。
2. 常用雙相不銹鋼的國內(nèi)外比較見表1.4.16。
3. 雙相不銹鋼的特點與應(yīng)用
①. 常溫組織為奧氏體+鐵素體組織;由于含有硅、鋁等合金元素,加之它具有雙相組織,故它抗氯化物引起的晶間腐蝕應(yīng)力腐蝕性能明顯優(yōu)于奧氏體型不銹鋼。
②. 具有良好的綜合機械性能和可焊性,常代替奧氏體型不銹鋼用于容易發(fā)生晶間腐蝕的工作環(huán)境。
③. 該種材料制造工藝復(fù)雜,成本較高,價格約是奧氏體型不銹鋼的3~4倍,故這種材料在工程上應(yīng)用的并不普遍。GB/T 1220給出了1Cr18Ni11Si4AITi(14Cr18Ni11Si4AlTi)、00Cr18Ni5Mo3Si2(022Cr19Ni5Mo3Si2N)、022Cr22Ni5Mo3N 等共6種奧氏體-鐵素體型不銹鋼的材料牌號。