雙相鋼的一些知識(shí)

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1. 雙相不銹鋼的定義
, K, @: h2 o1 r+ ^所謂雙相不銹鋼是在其固淬組織中鐵素體相與奧氏體相各占一半,，一般最少相的含量也許要達(dá)到30%,。
/ H  a* j: T: r# L/ p! e2.雙相不銹鋼的特性與優(yōu)勢(shì)
: u5 ?1 k, O" B0 E8 l9 P: E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，雙相不銹鋼的優(yōu)勢(shì)如下：
( J4 }8 \7 \1 a) m（1）屈服強(qiáng)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。采用雙相不銹鋼制造儲(chǔ)罐或[wiki]壓力容器[/wiki]的壁厚要比常用的奧氏體減少30-50%,，有利于降低成本,。
8 e+ p7 k. w3 `6 i* f（2）具有優(yōu)異的耐應(yīng)力[wiki]腐蝕[/wiki]破裂的能力，即使是含合金量最低的雙相不銹鋼也有比奧氏體不銹鋼更高的耐應(yīng)力腐蝕破裂的能力,，尤其在含氯離子的[wiki]環(huán)境[/wiki]中,。應(yīng)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(yīng)用最普遍的2205雙相不銹鋼的耐腐蝕性優(yōu)于普通的316L奧氏體不銹鋼,，而超級(jí)雙相不銹鋼具有極高的耐腐蝕性,，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(dāng)?shù)膴W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,。
8 z  q' d3 R# z  U) @（5）比奧氏體不銹鋼的線膨脹系數(shù)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(fù)合板或襯里等。
* H: f6 U$ e6 u- e1 ~（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(duì)結(jié)構(gòu)件應(yīng)付突發(fā)事故如沖撞，[wiki]爆炸[/wiki]等,，雙相不銹鋼優(yōu)勢(shì)明顯,，有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
與奧氏體不銹鋼相比,，雙相不銹鋼的弱勢(shì)如下：
8 x  f4 ^0 n* ?+ b* _6 A（1）應(yīng)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攝氏度以下。
（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(qū),，需要嚴(yán)格控制熱處理和焊接的工藝制度,，以避免有害相的出現(xiàn)，損害性能。
與鐵素體不銹鋼相比,，雙相不銹鋼的優(yōu)勢(shì)如下：
* e7 g7 }( I4 L# b（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(duì)脆性敏感,。
（2）除耐應(yīng)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。
; c$ ~; j/ A3 k# k; d& G（3）冷加工工藝性能和冷成型性能遠(yuǎn)優(yōu)于鐵素體不銹鋼,。
) I2 X" b3 e  u# w& w（4）焊接性能也遠(yuǎn)優(yōu)于鐵素體不銹鋼,，一般焊前不需預(yù)熱，焊后不需熱處理,。
（5）應(yīng)用范圍較鐵素體不銹鋼寬,。
3 ?0 l$ {( L2 G/ f2 S與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的弱勢(shì)如下：
合金元素含量高,，價(jià)格相對(duì)高,，一般鐵素體不含鎳。
6 Z6 P+ e; E1 O0 z0 e; e: C綜上所述,，可以概括地看出DSS的使用性能和工藝性能的概貌,，它以其優(yōu)越的力學(xué)與耐腐蝕綜合性能贏得了使用者的青睞，已成為既節(jié)省重量又節(jié)省投資的優(yōu)良的耐蝕工程材料,。
2. 雙相不銹鋼的主要代表牌號(hào)
$ Z( m/ _2 p, C5 y5 E2 `DSS一般可分為四類:
低合金型━ 代表牌號(hào)是UNS S32304（23Cr-4Ni-0.1N）PREN值24～25
中合金型?代表牌號(hào)是UNS S31803（22Cr-5Ni-3Mo-0.15N）,PREN 值32～ 33
高合金型?標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)有UNS S32550（25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N）,PREN 值38～39
! r/ M2 j: O% E/ I( e超級(jí)雙相不銹鋼型?標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)有UNS（25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N）,PREN值＞40
. D1 L/ z- T+ Z2 n(※ PREN 耐孔蝕指數(shù) PREN=Cr%+3.3×Mo%+16×N%)
8 w4 V) V! F2 H* Z9 G/ _( @低合金型UNS S32304不含鉬, 在耐應(yīng)力腐蝕方面可代替AISI304或316使用.
中合金型UNS S31803的耐蝕性能介于AISI 316L和6%Mo+N奧氏體不銹鋼之間.
高合金型,一般含25%Cr,還含有鉬和氮,有的還含有銅和鎢,這類鋼的耐蝕性能高于22%Cr的雙相不銹鋼. 超級(jí)雙相不銹鋼型,含高鉬和氮,有的也含鎢和銅 , 可適用于苛刻的介質(zhì)條件,具有良好的耐腐蝕與力學(xué)綜合性能,可與超級(jí)奧氏體不銹鋼相比美.
8 r, ^( D2 j- E  s- `2 Y* W代表牌號(hào)的主要化學(xué)成分
類型 UNS 牌號(hào) 化學(xué)成分,%
" A7 U+ c6 l: X2 F$ D9 @4 RC Cr Ni Mo Cu N
( N  n1 y9 @4 Q  n低合金型 S32304 ≤0.03 23 4 0.05/0.20
, Q, H+ K" T* k3 M6 D' g7 `2 ~( H中合金型 S31803 ≤0.03 22 5 3 0.08/0.20
中合金型 S32205 ≤0.03 22 5 3 0.14/0.20
( X0 G, o& G1 f+ k高合金型 S32550 0.04 25 6 3 2 0.10/0.25
超級(jí)DSS S32750 ≤ 0.03 25 7 4 0.24/0.32
從表中可以看出: S 32205是由S31803派生出的鋼種, 在ASTM A 240/240M-99a標(biāo)準(zhǔn)中是在1999年才納標(biāo)的,它的Cr,、Mo和N元素的區(qū)間都比較窄,容易達(dá)到相的平衡(即兩相約各占一半), 改善了鋼的強(qiáng)度,耐腐蝕性和焊接性能,多用于性能要求較高和需要焊接的材料,如油氣管線等.
" ]% q7 ?8 }  C$ m% g4 V4. 雙相不銹鋼的發(fā)展動(dòng)向 值得關(guān)注的是低合金含錳雙相不銹鋼的開(kāi)發(fā). 近十年來(lái)有關(guān)國(guó)家如美國(guó),南非等研究以錳代鎳雙相不銹鋼的開(kāi)發(fā),但除鑄件外,所開(kāi)發(fā)的新鋼種多具有介穩(wěn)的奧氏體,藉冷變形后馬氏體的轉(zhuǎn)變 提高強(qiáng)度,很難作焊接件使用,也很難適應(yīng)某些環(huán)境,例如會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的環(huán)境,這樣使用很局限.近年瑞典開(kāi)發(fā)的低錳低鎳雙相不銹鋼則比較成熟,目標(biāo)明確,為了節(jié)鎳以取代用途很廣的304,甚至可能代替價(jià)格與304相當(dāng),目前使用并不廣的2304雙相不銹鋼,具有實(shí)際推廣的價(jià)值,值得注意. 瑞典Avesta Polarit AB開(kāi)發(fā)的LDX 2101 雙相不銹鋼(21.5%Cr, 5%Mn, 1.5%Ni, 0.22%N), 由于提高了鋼中的氮,獲得了穩(wěn)定的奧氏體,相的平衡與組織穩(wěn)定性都較好,對(duì)金屬間相的析出不敏感,在析出最敏感的溫度650℃,保溫10h后的沖擊值才降至50J，其組織穩(wěn)定性較2205鋼好,。該鋼的強(qiáng)度高,，耐腐蝕性與304相當(dāng)，可焊接,，其壽命周期成本較奧氏體不銹鋼低. LDX 2101鋼已進(jìn)行工業(yè)試制,在AOD/CLU爐精煉后進(jìn)行連鑄,生產(chǎn)長(zhǎng)材鑄胚和板胚,只是目前尚未大量推廣應(yīng)用,，鑒于它具有較好的綜合性能，潛在的用途范圍很寬,，尤其用作結(jié)構(gòu)件很有前途,，例如可代替 2205雙相不銹鋼用作橋梁結(jié)構(gòu)，還可用制混凝土中的鋼筋,，解決在有氯離子污染環(huán)境中材料的腐蝕問(wèn)題,此外,，還可取代304和316鋼制造容器、塔器,、熱水貯罐和加熱器等,。
從世界不銹鋼的消耗量來(lái)看,雙相不銹鋼只占很少的份額,它的價(jià)格還是較高的,從價(jià)格比來(lái)看:若304,304L為1,則 316L為1.3, 而2205則為1.6, 說(shuō)明要想增加雙相不銹鋼的市場(chǎng)份額,應(yīng)當(dāng)有更廉價(jià)的,能與應(yīng)用最普遍的304(304L)鋼相競(jìng)爭(zhēng)的新鋼種還是有價(jià)值的,當(dāng)然這方面還有許多工作要做. 值得一述的還有含錳超級(jí)雙相不銹鋼的開(kāi)發(fā),在德國(guó)開(kāi)發(fā)了含25%Cr, 6%Mn, 6%Ni, 3%Mo, 2%W和～0.5%N,還有Cu的高合金鑄鋼,該鋼靠固溶強(qiáng)化,σ0.2 可達(dá)到550MPa, 比含0.15%N的類似鋼種高出近70MPa, 臨界孔蝕溫度(CPT)達(dá)到70℃,耐磨損腐蝕性能好. 在奧地利也開(kāi)發(fā)了BO A920(26%Cr, 7%Ni, 3%Mn, 4%Mo, 0.35%N)超級(jí)雙相不銹鋼, PREN值達(dá)45,σ0.2為～600MPa, AK為100～200J, 適合用制小尺寸高速運(yùn)轉(zhuǎn)的部件. 這兩種鋼目前還處于試驗(yàn)室階段. 這兩種鋼都是靠加入錳提高了氮的溶解度,由于合金含量高,組織穩(wěn)定性相對(duì)較低,容易析出脆性相.
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