不銹鋼的耐腐蝕性能一般隨著鉻含量的增加而提高,當鋼中的鉻含量Cr≥12%,會在鋼的表面形成一層非常薄,但很致密的氧化膜(通稱鈍化膜),保護基體不再被氧化或腐蝕,不銹鋼因此具有優(yōu)良的耐蝕性能。
雙相不銹鋼(Duplex Stainless Steel,簡稱DSS),指鐵素體與奧氏體各約占50%,一般較少相的含量***少也需要達到30%的不銹鋼。在含C較低的情況下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素。
圖:雙相不銹鋼的組成
圖:雙相不銹鋼的微觀組織
***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,在耐應力腐蝕方面可代替AISI304或316使用。
第二類屬中合金型,代表牌號是UNS S31803(22Cr-5Ni-3Mo-0.15N),PREN值為32-33,其耐蝕性能介于AISI 316L和6%Mo+N奧氏體不銹鋼之間。
第三類屬高合金型,一般含25%Cr,還含有鉬和氮,有的還含有銅和鎢,標準牌號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。
第四類屬超級雙相不銹鋼型,含高鉬和氮,標準牌號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條件,具有良好的耐蝕與力學綜合性 能,可與超級奧氏體不銹鋼相媲美。
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,使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點。
(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壓力容器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(yōu)異的耐應力腐蝕破裂的能力,即使是含合金量***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,尤其在含氯離子的環(huán)境中。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***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,而超級雙相不銹鋼具有極高的耐腐蝕性,在一些介質中,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(yōu)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。 (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。 (1)綜合力學性能比鐵素體不銹鋼好,尤其是塑韌性,不像鐵素體不銹鋼那樣對脆性敏感。 (2)除耐應力腐蝕性能外,其他耐局部腐蝕性能都優(yōu)于鐵素體不銹鋼。 (3)冷加工工藝性能和冷成型性能遠優(yōu)于鐵素體不銹鋼。 (4)焊接性能也遠優(yōu)于鐵素體不銹鋼,一般焊前不需預熱,焊后不需熱處理。
與奧氏體不銹鋼相比,雙相不銹鋼的弱勢如下:
與鐵素體不銹鋼相比,雙相不銹鋼的優(yōu)勢如下:
與鐵素體不銹鋼相比,雙相不銹鋼的弱勢如下:
雙相不銹鋼不管是在高度腐蝕環(huán)境還是在不銹鋼結構的工程材料方面都是一種萬能的材料。其用途包括:
● 造紙工業(yè);
● 化學和石油化學工業(yè);
● 濕法冶金;
● 有機酸和苛性堿介質;
● 污染控制設備;
● 化學品貯槽;
● 海上和海岸應用;
● 釀酒廠的管道裝置;
● 建筑物。