双相钢的一些知识

hesaimali111

1. 双相不锈钢的定义
所谓双相不锈钢是在其固淬组织中铁素体相与奥氏体相各占一半，一般最少相的含量也许要达到30%。
2.双相不锈钢的特性与优势
, `/ ?/ }! j1 K2 Y% g" Z1 @; A由于两相组织的特点，通过正确控制化学成分和热处理工艺，使DSS兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点。
1 ~3 r$ k1 }; L" r( I: {  {1 ^" a与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的优势如下：
（1）屈服强度比普通奥氏体不锈钢高一倍多，且具有成型需要的足够的塑韧性。采用双相不锈钢制造储罐或[wiki]压力容器[/wiki]的壁厚要比常用的奥氏体减少30-50%，有利于降低成本。
! t) T' R; d' B. R) P( ]' Z/ F（2）具有优异的耐应力[wiki]腐蚀[/wiki]破裂的能力，即使是含合金量最低的双相不锈钢也有比奥氏体不锈钢更高的耐应力腐蚀破裂的能力，尤其在含氯离子的[wiki]环境[/wiki]中。应力腐蚀是普通奥氏体不锈钢难以解决的突出问题。
, j: U# o3 M& L7 w（3）在许多介质中应用最普遍的2205双相不锈钢的耐腐蚀性优于普通的316L奥氏体不锈钢，而超级双相不锈钢具有极高的耐腐蚀性，再一些介质中，如醋酸，甲酸等甚至可以取代高合金奥氏体不锈钢，乃至耐蚀合金。
（4）具有良好的耐局部腐蚀性能，与合金含量相当的奥氏体不锈钢相比，它的耐磨损腐蚀和疲劳腐蚀性能都优于奥氏体不锈钢。
6 l& W1 u) ^, k  U7 g（5）比奥氏体不锈钢的线膨胀系数低，和碳钢接近，适合与碳钢连接，具有重要的工程意义，如生产复合板或衬里等。
（6）不论在动载或静载条件下，比奥氏体不锈钢具有更高的能量吸收能力，这对结构件应付突发事故如冲撞，[wiki]爆炸[/wiki]等，双相不锈钢优势明显，有实际应用价值。
与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的弱势如下：
（1）应用的普遍性与多面性不如奥氏体不锈钢，例如其使用温度必须控制在250摄氏度以下。
（2）其塑韧性较奥氏体不锈钢低，冷，热加工工艺和成型性能不如奥氏体不锈钢。
（3）存在中温脆性区，需要严格控制热处理和焊接的工艺制度，以避免有害相的出现，损害性能。
与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢的优势如下：
（1）综合力学性能比铁素体不锈钢好，尤其是塑韧性，不象铁素体不锈钢那样对脆性敏感。
（2）除耐应力腐蚀性能外，其他耐局部腐蚀性能都优于铁素体不锈钢。
0 q& Q1 C2 }8 P$ N) I2 }6 I1 [（3）冷加工工艺性能和冷成型性能远优于铁素体不锈钢。
（4）焊接性能也远优于铁素体不锈钢，一般焊前不需预热，焊后不需热处理。
  R6 N0 x1 S& N- t3 [) G# {（5）应用范围较铁素体不锈钢宽。
9 p  @$ ?& y; Z与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢的弱势如下：
2 O5 J/ d5 V$ W) `4 @* D! k合金元素含量高，价格相对高，一般铁素体不含镍。
综上所述，可以概括地看出DSS的使用性能和工艺性能的概貌，它以其优越的力学与耐腐蚀综合性能赢得了使用者的青睐，已成为既节省重量又节省投资的优良的耐蚀工程材料。
  c0 B; K: m9 d: V2. 双相不锈钢的主要代表牌号
DSS一般可分为四类:
) ]* h4 m. E  ~. a低合金型━ 代表牌号是UNS S32304（23Cr-4Ni-0.1N）PREN值24～25
; }) _+ A4 U5 p6 p中合金型?代表牌号是UNS S31803（22Cr-5Ni-3Mo-0.15N）,PREN 值32～ 33
高合金型?标准牌号有UNS S32550（25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N）,PREN 值38～39
超级双相不锈钢型?标准牌号有UNS（25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N）,PREN值＞40
3 e$ A; X7 [: D& A. w(※ PREN 耐孔蚀指数 PREN=Cr%+3.3×Mo%+16×N%)
' c5 o6 U& M3 ]* _6 p' @# {低合金型UNS S32304不含钼, 在耐应力腐蚀方面可代替AISI304或316使用.
2 v; Y( y! `8 B: f中合金型UNS S31803的耐蚀性能介于AISI 316L和6%Mo+N奥氏体不锈钢之间.
高合金型,一般含25%Cr,还含有钼和氮,有的还含有铜和钨,这类钢的耐蚀性能高于22%Cr的双相不锈钢. 超级双相不锈钢型,含高钼和氮,有的也含钨和铜 , 可适用于苛刻的介质条件,具有良好的耐腐蚀与力学综合性能,可与超级奥氏体不锈钢相比美.
代表牌号的主要化学成分
( L3 X0 U' r3 W5 H类型 UNS 牌号 化学成分,%
: g& M; Z2 M. g" O" w: KC Cr Ni Mo Cu N
低合金型 S32304 ≤0.03 23 4 0.05/0.20
% ~4 ^3 e9 K9 f9 b- B中合金型 S31803 ≤0.03 22 5 3 0.08/0.20
" L- ]! j* a' q7 f+ ?4 g# A中合金型 S32205 ≤0.03 22 5 3 0.14/0.20
高合金型 S32550 0.04 25 6 3 2 0.10/0.25
6 ^+ j% T  v1 `3 S! _! O超级DSS S32750 ≤ 0.03 25 7 4 0.24/0.32
从表中可以看出: S 32205是由S31803派生出的钢种, 在ASTM A 240/240M-99a标准中是在1999年才纳标的,它的Cr、Mo和N元素的区间都比较窄,容易达到相的平衡(即两相约各占一半), 改善了钢的强度,耐腐蚀性和焊接性能,多用于性能要求较高和需要焊接的材料,如油气管线等.
4. 双相不锈钢的发展动向 值得关注的是低合金含锰双相不锈钢的开发. 近十年来有关国家如美国,南非等研究以锰代镍双相不锈钢的开发,但除铸件外,所开发的新钢种多具有介稳的奥氏体,藉冷变形后马氏体的转变 提高强度,很难作焊接件使用,也很难适应某些环境,例如会产生应力腐蚀的环境,这样使用很局限.近年瑞典开发的低锰低镍双相不锈钢则比较成熟,目标明确,为了节镍以取代用途很广的304,甚至可能代替价格与304相当,目前使用并不广的2304双相不锈钢,具有实际推广的价值,值得注意. 瑞典Avesta Polarit AB开发的LDX 2101 双相不锈钢(21.5%Cr, 5%Mn, 1.5%Ni, 0.22%N), 由于提高了钢中的氮,获得了稳定的奥氏体,相的平衡与组织稳定性都较好,对金属间相的析出不敏感,在析出最敏感的温度650℃,保温10h后的冲击值才降至50J，其组织稳定性较2205钢好。该钢的强度高，耐腐蚀性与304相当，可焊接，其寿命周期成本较奥氏体不锈钢低. LDX 2101钢已进行工业试制,在AOD/CLU炉精炼后进行连铸,生产长材铸胚和板胚,只是目前尚未大量推广应用，鉴于它具有较好的综合性能，潜在的用途范围很宽，尤其用作结构件很有前途，例如可代替 2205双相不锈钢用作桥梁结构，还可用制混凝土中的钢筋，解决在有氯离子污染环境中材料的腐蚀问题,此外，还可取代304和316钢制造容器、塔器、热水贮罐和加热器等。
从世界不锈钢的消耗量来看,双相不锈钢只占很少的份额,它的价格还是较高的,从价格比来看:若304,304L为1,则 316L为1.3, 而2205则为1.6, 说明要想增加双相不锈钢的市场份额,应当有更廉价的,能与应用最普遍的304(304L)钢相竞争的新钢种还是有价值的,当然这方面还有许多工作要做. 值得一述的还有含锰超级双相不锈钢的开发,在德国开发了含25%Cr, 6%Mn, 6%Ni, 3%Mo, 2%W和～0.5%N,还有Cu的高合金铸钢,该钢靠固溶强化,σ0.2 可达到550MPa, 比含0.15%N的类似钢种高出近70MPa, 临界孔蚀温度(CPT)达到70℃,耐磨损腐蚀性能好. 在奥地利也开发了BO A920(26%Cr, 7%Ni, 3%Mn, 4%Mo, 0.35%N)超级双相不锈钢, PREN值达45,σ0.2为～600MPa, AK为100～200J, 适合用制小尺寸高速运转的部件. 这两种钢目前还处于试验室阶段. 这两种钢都是靠加入锰提高了氮的溶解度,由于合金含量高,组织稳定性相对较低,容易析出脆性相.
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