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何为双相不锈钢?  

2008-10-07 09:25:22|  分类: 金属材料学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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    最近同事设计一台桶槽需使用到双相不锈钢,由于对此材料较少使用,所以上网搜索了一下,收录在博客上和大家共享。

 

   双相不锈钢是指不锈钢中同时具有奥氏体和铁素体两种金相组织结构的不锈钢。

   不锈钢一般是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢是指耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢,而耐酸钢则是指耐酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。不锈钢自本世纪初问世,到现在已有90多年的历史。不锈钢的发明是世界冶金史上的重大成就,不锈钢的发展为现代工业的发展和科技进步奠定了重要的物质技术基础。不锈钢钢种很多,性能各异,它在发展过程中逐步形成了几大类。按组织结构分,分为马氏不锈钢(包括沉淀硬化不锈钢)、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和奥氏体加铁素体双相不锈钢等四大类;按钢中的主要化学成分或钢中的一些特征元素来分类,分为铬不锈钢、铬镍不锈钢、铬镍钼不锈钢以及低碳不锈钢、高钼不锈钢、高纯不锈钢等;按钢的性能特点和用途分类,分为耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、高强不锈钢等;按钢的功能特点分类,分为低温不锈钢、无磁不锈钢、易切削不锈钢、超塑性不锈钢等。目前常用的分类方法是按钢的组织结构特点和钢的化学成分特点以及两者相结合的方法分类。一般分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化型不锈钢等,或分为铬不锈钢和镍不锈钢两大类。

 奥氏体+铁素体双相不锈钢是指不锈钢中既有奥氏体又有铁素体组织结构的钢种,而且此二相组织要独立存在,含量都较大,一般认为最少相的含量应大于15%。而实际工程中应用的奥氏体+铁素双相不锈钢(习惯称α+γ双相不锈钢或双相不锈钢)多以奥氏体为基并含有不小于30%的铁素体,最常见的是两相各约占50%的双相不锈钢。双相不锈钢英文简写是DSS(Duplex Stainless Steel)。

 由于具有α+γ双相组织结构,双相不锈钢兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点。与铁素体不锈钢相比,α+γ双相不锈钢的韧性高,脆性转变温度低。耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高;同时又保留了铁素体不锈钢的一些特点,如475℃脆性、导热系数高、线膨胀系数小、具有超塑性、有磁性等。与奥氏体不锈钢相比,α+γ双相不锈钢的强度高,特别是屈服强度显著提高,且耐晶间腐蚀、耐应力腐蚀、耐腐蚀疲劳等性能有明显的改善。

 双相不锈钢这类不锈钢的典型钢种为2205,即22%铬和5%镍。这类钢种的特性是:强度佳[远优于304]耐蚀性亦佳,因此常用于石化业管线、压力容器及心轴等。

中国和其他国家双相钢一览表(常见种类)

类别

中国

美国

日本

欧洲

双相钢

00Cr18Ni5Mo3Si2

S31500

3RE60

 

00Cr22Ni5Mo3N

S31803

329J3L1

SAF2205

00Cr25Ni6Mo2N

 

329J1L1R-4

 

00Cr25Ni7Mo3N

S31260

329J4L

SAF2507

00Cr25Ni6Mo3CuN

S32550

 

 

 

 所谓双相不锈钢是在其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%。 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、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压力容器的壁厚要比常用的奥氏体减少30-50%,有利于降低成本。

  (2)具有优异的耐应力腐蚀破裂的能力,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,尤其在含氯离子的环境中。应力腐蚀是普通奥氏体不锈钢难以解决的突出问题。

  (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,在一些介质中,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。

  (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,爆炸等,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。

2、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。

  (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。

  (5)应用范围较铁素体不锈钢宽。

 与铁素体不锈钢相比,双相不锈钢的弱势如下: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。

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