雙相鋼的一些知識

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1. 雙相不銹鋼的定義
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到30%。
2.雙相不銹鋼的特性與優勢
由于兩相組織的特點，通過正確控制化學成分和熱處理工藝，使DSS兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優點。
+ g' v- [0 M& K- D: S7 C* J8 \與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優勢如下：
1 H! ~+ o/ @4 D( u. A（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。采用雙相不銹鋼制造儲罐或[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。
（2）具有優異的耐應力[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力腐蝕破裂的能力，尤其在含氯離子的[wiki]環境[/wiki]中。應力腐蝕是普通奧氏體不銹鋼難以解決的突出問題。
（3）在許多介質中應用最普遍的2205雙相不銹鋼的耐腐蝕性優于普通的316L奧氏體不銹鋼，而超級雙相不銹鋼具有極高的耐腐蝕性，再一些介質中，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于奧氏體不銹鋼。
（5）比奧氏體不銹鋼的線膨脹系數低，和碳鋼接近，適合與碳鋼連接，具有重要的工程意義，如生產復合板或襯里等。
0 O3 v! g7 g& s4 s  P1 j% z（6）不論在動載或靜載條件下，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事故如沖撞，[wiki]爆炸[/wiki]等，雙相不銹鋼優勢明顯，有實際應用價值。
* T! p- X' [1 Q# L與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的弱勢如下：
（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，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，雙相不銹鋼的優勢如下：
（1）綜合力學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。
  I% j7 e( h  z) Z0 f（2）除耐應力腐蝕性能外，其他耐局部腐蝕性能都優于鐵素體不銹鋼。
+ g  k2 m9 B8 ~（3）冷加工工藝性能和冷成型性能遠優于鐵素體不銹鋼。
/ t$ G- Q5 Q( K" q% d' S（4）焊接性能也遠優于鐵素體不銹鋼，一般焊前不需預熱，焊后不需熱處理。
- q5 C/ v/ Z' G（5）應用范圍較鐵素體不銹鋼寬。
, D( s& T  ^! `% u+ y5 n與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的弱勢如下：
合金元素含量高，價格相對高，一般鐵素體不含鎳。
' f% Y/ i1 t% l0 _6 |; {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，它以其優越的力學與耐腐蝕綜合性能贏得了使用者的青睞，已成為既節省重量又節省投資的優良的耐蝕工程材料。
2. 雙相不銹鋼的主要代表牌號
4 \% ^& Q" b5 F0 s/ m4 N3 ?5 A3 nDSS一般可分為四類:
低合金型━ 代表牌號是UNS S32304（23Cr-4Ni-0.1N）PREN值24～25
9 |& ^  O: m/ @; X' b3 N5 h' N9 D中合金型?代表牌號是UNS S31803（22Cr-5Ni-3Mo-0.15N）,PREN 值32～ 33
. Y" F0 F* ^1 z! N0 d. Q: Q9 C7 ]高合金型?標準牌號有UNS S32550（25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N）,PREN 值38～39
( B  B. {! G: k% q8 H超級雙相不銹鋼型?標準牌號有UNS（25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N）,PREN值＞40
(※ PREN 耐孔蝕指數 PREN=Cr%+3.3×Mo%+16×N%)
; W& S. z0 y8 u. q" `# S低合金型UNS S32304不含鉬, 在耐應力腐蝕方面可代替AISI304或316使用.
, H& k/ Y1 ~2 G( X. [# U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條件,具有良好的耐腐蝕與力學綜合性能,可與超級奧氏體不銹鋼相比美.
代表牌號的主要化學成分
; ^5 w7 t% t- z  E( b! }; u1 _$ X類型 UNS 牌號 化學成分,%
C Cr Ni Mo Cu N
低合金型 S32304 ≤0.03 23 4 0.05/0.20
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
# f6 x4 }* H6 a1 z2 m高合金型 S32550 0.04 25 6 3 2 0.10/0.25
超級DSS S32750 ≤ 0.03 25 7 4 0.24/0.32
# ?% }3 @: ?1 A從表中可以看出: S 32205是由S31803派生出的鋼種, 在ASTM A 240/240M-99a標準中是在1999年才納標的,它的Cr、Mo和N元素的區間都比較窄,容易達到相的平衡(即兩相約各占一半), 改善了鋼的強度,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.
" h7 j5 y  p- F7 y5 x4. 雙相不銹鋼的發展動向 值得關注的是低合金含錳雙相不銹鋼的開發. 近十年來有關國家如美國,南非等研究以錳代鎳雙相不銹鋼的開發,但除鑄件外,所開發的新鋼種多具有介穩的奧氏體,藉冷變形后馬氏體的轉變 提高強度,很難作焊接件使用,也很難適應某些環境,例如會產生應力腐蝕的環境,這樣使用很局限.近年瑞典開發的低錳低鎳雙相不銹鋼則比較成熟,目標明確,為了節鎳以取代用途很廣的304,甚至可能代替價格與304相當,目前使用并不廣的2304雙相不銹鋼,具有實際推廣的價值,值得注意. 瑞典Avesta Polarit AB開發的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,獲得了穩定的奧氏體,相的平衡與組織穩定性都較好,對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，其組織穩定性較2205鋼好。該鋼的強度高，耐腐蝕性與304相當，可焊接，其壽命周期成本較奧氏體不銹鋼低. LDX 2101鋼已進行工業試制,在AOD/CLU爐精煉后進行連鑄,生產長材鑄胚和板胚,只是目前尚未大量推廣應用，鑒于它具有較好的綜合性能，潛在的用途范圍很寬，尤其用作結構件很有前途，例如可代替 2205雙相不銹鋼用作橋梁結構，還可用制混凝土中的鋼筋，解決在有氯離子污染環境中材料的腐蝕問題,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看,雙相不銹鋼只占很少的份額,它的價格還是較高的,從價格比來看:若304,304L為1,則 316L為1.3, 而2205則為1.6, 說明要想增加雙相不銹鋼的市場份額,應當有更廉價的,能與應用最普遍的304(304L)鋼相競爭的新鋼種還是有價值的,當然這方面還有許多工作要做. 值得一述的還有含錳超級雙相不銹鋼的開發,在德國開發了含25%Cr, 6%Mn, 6%Ni, 3%Mo, 2%W和～0.5%N,還有Cu的高合金鑄鋼,該鋼靠固溶強化,σ0.2 可達到550MPa, 比含0.15%N的類似鋼種高出近70MPa, 臨界孔蝕溫度(CPT)達到70℃,耐磨損腐蝕性能好. 在奧地利也開發了BO A920(26%Cr, 7%Ni, 3%Mn, 4%Mo, 0.35%N)超級雙相不銹鋼, PREN值達45,σ0.2為～600MPa, AK為100～200J, 適合用制小尺寸高速運轉的部件. 這兩種鋼目前還處于試驗室階段. 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,組織穩定性相對較低,容易析出脆性相.
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