雙相不銹鋼

雙相不銹鋼具有良好的焊接性能，與鐵素體不銹鋼及奧氏體不銹鋼相比，它既不像鐵素體不銹鋼的焊接熱影響區(qū)，由于晶粒嚴(yán)重粗化而使塑韌性大幅降低，也不像奧氏體不銹鋼那樣，對(duì)焊接熱裂紋比較敏感。

雙相不銹鋼由于其特殊的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油化工設(shè)備、海水與廢水處理設(shè)備、輸油輸氣管線、造紙機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域，近些年來(lái)也被研究用于橋梁承重結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具有很好的發(fā)展前景。

節(jié)約型雙相鋼"經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的焊接性能問(wèn)題。而焊接標(biāo)準(zhǔn)雙相鋼并不是一個(gè)問(wèn)題，而且不論采用何種工藝，都有適合這些應(yīng)用的焊材。從金相的角度來(lái)看，焊接2101（1.4162）根本就沒(méi)有問(wèn)題，實(shí)際上它甚至要比標(biāo)準(zhǔn)級(jí)的雙相鋼更加容易焊接，因?yàn)檫@種材料事實(shí)上可以采用乙炔焊工藝來(lái)進(jìn)行焊接，而對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)雙相鋼材料而言，始終必須避免使用這種工藝。焊接2101所面臨的實(shí)際問(wèn)題是熔池的粘度不同，因此可濕性差了一點(diǎn)。這迫使操作人員在焊接的過(guò)程中更加多地使用電弧焊，而這正是問(wèn)題的所在。盡管可以通過(guò)選擇超合金化焊材加以彌補(bǔ)，但是我們經(jīng)常希望選擇匹配的焊材。

在2101中，也存在低溫?zé)嵊绊憛^(qū)和高溫?zé)嵊绊憛^(qū)中的顯微結(jié)構(gòu)之間的熱影響區(qū)相互作用，比2304、2205或2507更加有利。在以2101進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由于鎳含量較低，因此產(chǎn)生了含有較多氮與錳的不同類(lèi)型的"回火色"，而這影響了腐蝕性能。在電弧和熔池中發(fā)生的這一成分損失是由于氮與錳的蒸發(fā)與熔敷，這對(duì)于雙相鋼等級(jí)的材料來(lái)說(shuō)是一個(gè)新問(wèn)題，因此在這次講課中將作了較多描述。

雙相不銹鋼焊接特點(diǎn)

雙相不銹鋼其焊接特點(diǎn)如下：

雙相不銹鋼在正常固溶處理（1020℃～1100℃加熱并水冷）后，鋼中含有大約50%～60%奧氏體和50%～40%鐵素體組織。隨著加熱溫度的提高，兩相比例變化并不明顯。

雙相不銹鋼具有良好的低溫沖擊韌性，如20mm厚的板材橫向試樣在-80℃時(shí)沖擊吸收功可達(dá)100J以上。在大多數(shù)介質(zhì)中其耐均勻腐蝕性能和耐點(diǎn)腐蝕性能均較好，但要注意，該類(lèi)鋼在低于950℃熱處理時(shí)，由于σ相的析出，其耐應(yīng)力腐蝕性能將顯著變壞。由于該鋼Cr當(dāng)量與Ni當(dāng)量比值適當(dāng)，在高溫加熱后仍保留有較大量的一次奧氏體組織，又可使二次奧氏體在冷卻過(guò)程中生成，結(jié)果鋼中奧氏體相總量不低于30%～40%因而使鋼具有良好的耐晶間腐蝕性能。

另外，如前所述，在焊接這種鋼時(shí)裂紋傾向很低，不須預(yù)熱和焊后熱處理。由于母材中含有較高的N，焊接近縫區(qū)不會(huì)形成單相鐵素體區(qū)，奧氏體含量一般不低于30%。適用的焊接方法有鎢極氬弧焊和焊條電弧焊等，一般為了防止近縫區(qū)晶粒粗化，施焊時(shí)，應(yīng)盡量使用低的線能量焊接。

雙相不銹鋼影響因素

影響雙相不銹鋼焊接質(zhì)量的因素主要體現(xiàn)在以下幾方面：

含N量影響

Gómez de Salazar JM等人研究了保護(hù)氣體中 N2的不同含量對(duì)雙相不銹鋼性能的影響。結(jié)果表明，隨著混合氣體中 N2分壓 PN2的增加，焊縫中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω（N）開(kāi)始迅速增加，然后變化很小，焊縫中的鐵素體相含量φ（α）隨ω（N）增加呈線性下降，但φ（α）對(duì)抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的影響與ω（N）的影響剛好相反。同樣的鐵素體相含量φ（α），母材的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率均高于焊縫。這是由于顯微組織的不同所造成的。雙相不銹鋼焊縫金屬中含 N 量提高后可以改善接頭的沖擊韌性，這是由于增加了焊縫金屬中的γ相含量，以及減少了Cr2N 的析出。

熱輸入影響

與焊縫區(qū)不同，焊接時(shí)熱影響區(qū)的ω（N）是不會(huì)發(fā)生變化的，它就是母材的ω（N），所以此時(shí)影響組織和性能的主要因素是焊接時(shí)的熱輸入。根據(jù)文獻(xiàn) ，焊接時(shí)應(yīng)選擇合適的線能量。焊接時(shí)如果熱輸入太大，焊縫熱影響區(qū)范圍增大，金相組織也趨于晶粒粗大、紊亂，造成脆化，主要表現(xiàn)為焊接接頭的塑性指標(biāo)下降。如焊接熱輸入太小，造成淬硬組織并易產(chǎn)生裂紋，對(duì)HAZ的沖擊韌性同樣不利。此外，凡影響冷卻速度的因素都會(huì)影響到 HAZ 的沖擊韌性，如板厚、接頭形式等。

σ相脆化

國(guó)外文獻(xiàn)介紹了再熱引起的雙相不銹鋼及其焊縫金屬的σ相脆化問(wèn)題。母材和焊縫金屬的再熱過(guò)程中，先由α相形成細(xì)小的二次奧氏體γ*，然后析出σ相。結(jié)果表明，脆性開(kāi)裂都發(fā)生于σ相以及基體與σ相的界面處，對(duì)母材斷口觀察表明，在σ相周?chē)鷧^(qū)域內(nèi)都為韌窩，由于α相區(qū)寬，大量生成的σ相才會(huì)使韌性降低，然而在焊縫中α相區(qū)是細(xì)小的，斷口仍表現(xiàn)為脆性斷裂，只要少量的σ相生成就足以引起焊縫金屬韌性的降低，因此，焊縫金屬中的σ相脆化傾向比母材要大得多。

氫致裂紋

雙相不銹鋼焊接接頭的氫脆通常發(fā)生于α相，且氫脆的敏感性隨焊接時(shí)峰值溫度的升高而增加。其微觀組織的變化為：峰值溫度增加，γ相含量減少，α相含量增加，同時(shí)由α相邊界和內(nèi)部析出的Cr2N 量增加，故極易發(fā)生氫脆。

應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂

母材和焊縫金屬中的裂紋都起始于α/γ界面的α相一側(cè)，并在α相內(nèi)擴(kuò)展。奧氏體（γ）由于其固有的低氫脆敏感性，因此，可起到阻擋裂紋擴(kuò)展的作用。由于DSS 中含有一定量的奧氏體，所以其應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂傾向性較小。

點(diǎn)蝕問(wèn)題

耐點(diǎn)蝕是雙相不銹鋼的一個(gè)重要特性，與其化學(xué)成分和微觀組織有著密切關(guān)系。點(diǎn)蝕一般產(chǎn)生于α/γ界面，因此被認(rèn)為是產(chǎn)生于γ相和α相之間的γ*相。這意味著γ*相中的含Cr量低于γ相。γ*相與γ相的成分不同，是由于γ* 相中 的Cr 和Mo含量低于初始γ相中的Cr、Mo含量。進(jìn)一步研究表明，含N量較低的鋼，其點(diǎn)蝕電位對(duì)冷卻速度較為敏感。因此，在焊接含 N 量較低的雙相不銹鋼時(shí)，對(duì)冷卻速度的控制要求更加嚴(yán)格。在雙相不銹鋼焊接過(guò)程中，合理控制焊接線能量是獲得高質(zhì)量雙相不銹鋼接頭的關(guān)鍵。線能量過(guò)小，焊縫金屬及熱影響區(qū)的冷卻速度過(guò)快，奧氏體來(lái)不及析出，從而使組織中的鐵素體相含量增多；如線能量過(guò)大，盡管組織中能形成足量的奧氏體，但也會(huì)引起熱影響區(qū)內(nèi)的鐵素體晶粒長(zhǎng)大以及σ相等有害相的析出。一般情況下，焊條電弧焊（Shieded Metal Arc Welding，SMAW）、鎢極氬弧焊（Gas Tungsten Arc Welding，GTAW）、藥芯焊絲電弧焊（Flux-Cored WireArc Welding，F(xiàn)CAW）和等離子弧焊（Plasma Arc Welding，PAW）等焊接方法均可用于雙相不銹鋼的焊接，且在焊前一般不需要采取預(yù)熱措施，焊后也不需進(jìn)行熱處理。

雙相不銹鋼工藝提升

1）合金元素和冷卻速度

實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算表明：臨界區(qū)加熱后獲得雙相組織所需的臨界冷卻速率與鋼中錳含量具有一定關(guān)系。其根鋼中存在的合金元素，就可估算獲得雙相組織所需要的臨界冷卻速率，為熱處理雙相鋼生產(chǎn)時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s方法提供依據(jù)。

當(dāng)鋼的化學(xué)成分一定時(shí)，應(yīng)在保證獲得雙相組織的前提下，盡可能采用較低的冷卻速度，使鐵素體中的碳有充分的時(shí)間擴(kuò)散到奧氏體中，從而降低雙相鋼的屈服強(qiáng)度，提高雙相鋼的延性。如果鋼中合金元素含量較4，臨界冷卻速度過(guò)高，冷卻后鐵素體中含有較高的固溶碳，不利于獲得優(yōu)良性能的雙相鋼，這時(shí)應(yīng)改變鋼的化學(xué)成分，增加鋼中的合金元素含量，從而降低臨界冷卻速度，或者在雙相鋼的生產(chǎn)工藝中，加入補(bǔ)充回火工序，降低鐵素體中的固溶碳，改善雙相鋼的性能。如果鋼中含有強(qiáng)的碳化物形成元素，當(dāng)估算臨界冷卻速率時(shí)，應(yīng)考慮到這些元素對(duì)臨界區(qū)加熱時(shí)所形的奧氏體淬透性和有利影響，V和Ti的碳化物粒子可以通過(guò)相界面的釘扎作用提高奧氏體的淬透性，降低臨界冷卻速度.

2）兩階段冷卻工藝

當(dāng)鋼中合金元素含量較低時(shí)，冷卻速度較慢會(huì)得到鐵素體加珠光體組織；冷卻速度較快時(shí)，則鐵素體中保留固溶碳較高，不利于降低屈服強(qiáng)度和提高延性。采用兩階段冷卻可以改善雙相鋼的性能，即從臨界區(qū)加熱溫度緩冷到某一溫度，然后快冷。緩冷可以使鐵素體中的碳向未轉(zhuǎn)變的奧氏體富聚。而快冷則可以避免未轉(zhuǎn)變的奧氏體等溫分解，保證獲得所需的雙相組織和性能。例如0.08%C-1.4%Mn鋼，從800℃；加熱到水冷的力學(xué)性能為：σ0.2=365PMa，σb=700MPa，σ0.2/σb=0.52，eu=18%，et=21%。如采用兩階段冷卻工藝，即在800℃；加熱后，空冷到600℃；，然后水冷，其性能為：σ0.2=280MPa，σb=600MPa，σ0.2/σb=0.47，eu=21%，et=29%。兩階段冷卻使雙相鋼的屈服強(qiáng)度降低，延性提高。

3）雙相鋼板熱軋后盤(pán)卷溫度的影響

對(duì)于一個(gè)給定成分的鋼，臨界區(qū)加熱時(shí)奧氏體的淬透性可以通過(guò)鋼板熱軋后高溫卷來(lái)修正。高溫盤(pán)卷可使碳、錳等合金元素在第二組（珠光體或貝氏體）中明顯富集。有利提高隨后臨界區(qū)處理時(shí)雙相鋼的綜合性能。以0.049%C-1.99%Mn-0.028%Al-0.0019%N鋼的試驗(yàn)結(jié)果為例，采用兩種工藝過(guò)程：一種為普通扎制工藝，終軋溫度900℃；→油冷到600℃；盤(pán)卷→吹風(fēng)冷到室溫→冷軋70%→連續(xù)退火。兩種盤(pán)卷工藝的碳和錳分布的分析結(jié)果可見(jiàn)高溫盤(pán)卷可使碳和錳在第二相中明顯富集，而普通的軋制工藝錳基本無(wú)富集趨勢(shì)。

用高溫盤(pán)卷以修正合金含量較低的鋼在隨后臨界區(qū)處理時(shí)的淬透性，并降低熱處理雙相鋼的屈服強(qiáng)度，提高其延性的技術(shù)，已在有關(guān)工廠用于熱處理雙相鋼的生產(chǎn)，所得到的熱處理雙相鋼板綜合性能良好，板材各部位的性能均勻，縱向、橫向性能一致。例如對(duì)0.09%C-0.44Si-1.54%Mn-0.023%Al鋼。

雙相不銹鋼限制要求

1.需要對(duì)相比例進(jìn)行控制，最合適的比例是鐵素體相和奧氏體相約各占一半，其中某一相的數(shù)量最多不能超過(guò)65%，這樣才能保證有最佳的綜合性能。如果兩相比例失調(diào)，例如鐵素體相數(shù)量過(guò)多，很容易在焊接HAZ形成單相鐵素體，在某些介質(zhì)中對(duì)應(yīng)力腐蝕破裂敏感。

2.需要掌握雙相不銹鋼的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律，熟悉每一個(gè)鋼種的TTT和CCT轉(zhuǎn)變曲線，這是正確指導(dǎo)制定雙相不銹鋼熱處理，熱成型等工藝的關(guān)鍵，雙相不銹鋼脆性相的析出要比奧氏體不銹鋼敏感的多。

3.雙相不銹鋼的連續(xù)使用溫度范圍為-50～250℃，下限取決于鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，上限受到475℃脆性的限制，上限溫度不能超過(guò)300℃。

4.雙相不銹鋼固溶處理后需要快冷，緩慢冷卻會(huì)引起脆性相的析出，從而導(dǎo)致鋼的韌性，特別是耐局部腐蝕性能的下降。

5.高鉻鉬雙相不銹鋼的熱加工與熱成型的下限溫度不能低于950℃，超級(jí)雙相不銹鋼不能低于980℃低鉻鉬雙相不銹鋼不能低于900℃，避免因脆性相的析出在加工過(guò)程造成表面裂紋

6.不能使用奧氏體不銹鋼常用的650-800℃的消除應(yīng)力處理，一般采用固溶退火處理。對(duì)于在低合金鋼的表面堆焊雙相不銹鋼后，需要進(jìn)行600-650℃整體消應(yīng)處理時(shí)，必須考慮到因脆性相的析出所帶來(lái)的韌性和耐腐蝕性，尤其是耐局部腐蝕性能的下降問(wèn)題，盡可能縮短在這一溫度范圍內(nèi)的加熱時(shí)間。低合金鋼和雙相不銹鋼復(fù)合板的熱處理問(wèn)題也要同此考慮。

7.需要熟悉了解雙相不銹鋼的焊接規(guī)律，不能全部套用奧氏體不銹鋼的焊接，雙相不銹鋼的設(shè)備能否安全使用與正確掌握鋼的焊接工藝有很大關(guān)系，一些設(shè)備的失效往往與焊接有關(guān)。關(guān)鍵在于線能量和層間溫度的控制，正確選擇焊接材料也很重要。焊接接頭（焊縫金屬和焊接HAZ）的兩相比例，尤其是焊接HAZ維持必要的奧氏體數(shù)量，這對(duì)保證焊接接頭具有與母材同等的性能很重要。

8.在不同的腐蝕環(huán)境中選用雙相不銹鋼時(shí)，要注意鋼的耐腐蝕性總是相對(duì)的，盡管雙相不銹鋼有較好的耐局部腐蝕性能，就某一個(gè)雙相不銹鋼而言，他也是有一個(gè)適用的介質(zhì)條件范圍，包括溫度、壓力、介質(zhì)濃度、pH值等，需要慎重加以選擇。從文獻(xiàn)和手冊(cè)中獲取的數(shù)據(jù)很多是實(shí)驗(yàn)室的腐蝕試驗(yàn)結(jié)果，往往與工程的實(shí)際條件有差距，因此在選材時(shí)需要注意，必要時(shí)需要進(jìn)行在實(shí)際介質(zhì)中的腐蝕試驗(yàn)或是現(xiàn)場(chǎng)條件下的掛片試驗(yàn)，甚至模擬裝置的試驗(yàn)。

雙相不銹鋼性能特點(diǎn)

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，使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，它將奧氏體不銹鋼所具有的優(yōu)良韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的較高強(qiáng)度和耐

氯化物應(yīng)力腐蝕性能結(jié)合在一起，正是這些優(yōu)越的性能使雙相不銹鋼作為可焊接的結(jié)構(gòu)材料發(fā)展迅速，80年代以來(lái)已成為和馬氏體型、奧氏體型和鐵素體型不銹鋼并列的一個(gè)鋼類(lèi)。雙相不銹鋼有以下性能特點(diǎn)：

（1）含鉬雙相不銹鋼在低應(yīng)力下有良好的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能。一般18-8型奧氏體不銹鋼在60°C以上中性氯化物溶液中容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂，在微量氯化物及硫化氫工業(yè)介質(zhì)中用這類(lèi)不銹鋼制造的熱交換器、蒸發(fā)器等設(shè)備都存在著產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂的傾向，而雙相不銹鋼卻有良好的抵抗能力。

（2）含鉬雙相不銹鋼有良好的耐孔蝕性能。在具有相同的孔蝕抗力當(dāng)量值（PRE=Cr% 3.3Mo% 16N%）時(shí)，雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼的臨界孔蝕電位相仿。雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼耐孔蝕性能與AISI 316L相當(dāng)。含25%Cr的，尤其是含氮的高鉻雙相不銹鋼的耐孔蝕和縫隙腐蝕性能超過(guò)了AISI 316L。

（3）具有良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。在某些腐蝕介質(zhì)的條件下，適用于制作泵、閥等動(dòng)力設(shè)備。

（4）綜合力學(xué)性能好。有較高的強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度是18-8型奧氏體不銹鋼的2倍。固溶態(tài)的延伸率達(dá)到25%，韌性值A(chǔ)K（V型槽口）在100J以上。

（5）可焊性良好，熱裂傾向小，一般焊前不需預(yù)熱，焊后不需熱處理，可與18-8型奧氏體不銹鋼或碳鋼等異種焊接。

（6）含低鉻（18%Cr）的雙相不銹鋼熱加工溫度范圍比18-8型奧氏體不銹鋼寬，抗力小，可不經(jīng)過(guò)鍛造，直接軋制開(kāi)坯生產(chǎn)鋼板。含高鉻（25%Cr）的雙相不銹鋼熱加工比奧氏體不銹鋼略顯困難，可以生產(chǎn)板、管和絲等產(chǎn)品。

（7）冷加工時(shí)比18-8型奧氏體不銹鋼加工硬化效應(yīng)大，在管、板承受變形初期，需施加較大應(yīng)力才能變形。

（8）與奧氏體不銹鋼相比，導(dǎo)熱系數(shù)大，線膨脹系數(shù)小，適合用作設(shè)備的襯里和生產(chǎn)復(fù)合板。也適合制作熱交換器的管芯，換熱效率比奧氏體不銹鋼高。

（9）仍有高鉻鐵素體不銹鋼的各種脆性傾向，不宜用在高于300°C的工作條件。雙相不銹鋼中含鉻量愈低，σ等脆性相的危害性也愈小。

雙相不銹鋼用途

用于煉油、化肥、造紙、石油、化工等耐海水耐高溫濃硝酸等熱交換器和冷淋器及器件。

雙相不銹鋼雙相不銹鋼

第一類(lèi)屬低合金型，代表牌號(hào)UNS S32304（23Cr-4Ni-0.1N），鋼中不含鉬，PREN值為24-25，在耐應(yīng)力腐蝕方面可代替AISI304或316使用。

第二類(lèi)屬中合金型，代表牌號(hào)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(lèi)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(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)UNSS32550（25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N），PREN值為38-39，這類(lèi)鋼的耐蝕性能高于22%Cr的雙相不銹鋼。

第四類(lèi)屬超級(jí)雙相不銹鋼型，含高鉬和氮，標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)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(zhì)條件，具有良好的耐蝕與力學(xué)綜合性 能，可與超級(jí)奧氏體不銹鋼相媲美。

雙相不銹鋼不銹鋼

不銹鋼鋼種很多，性能各異，它在發(fā)展過(guò)程中逐步形成了幾大類(lèi)。

按組織結(jié)構(gòu)分，分為馬氏不銹鋼（包括沉淀硬化不銹鋼）、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和奧氏體加鐵素體雙相不銹鋼等四大類(lèi)；

按鋼中的主要化學(xué)成分或鋼中的一些特征元素來(lái)分類(lèi)，分為鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼、鉻鎳鉬不銹鋼以及低碳不銹鋼、高鉬不銹鋼、高純不銹鋼等；

按鋼的性能特點(diǎn)和用途分類(lèi)，分為耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼、高強(qiáng)不銹鋼等；

按鋼的功能特點(diǎn)分類(lèi)，分為低溫不銹鋼、無(wú)磁不銹鋼、易切削不銹鋼、超塑性不銹鋼等。常用的分類(lèi)方法是按鋼的組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和鋼的化學(xué)成分特點(diǎn)以及兩者相結(jié)合的方法分類(lèi)。一般分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼和沉淀硬化型不銹鋼等，或分為鉻不銹鋼和鎳不銹鋼兩大類(lèi)。

雙相不銹鋼牌號(hào)

我國(guó)新標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20878-2007《不銹鋼和耐熱鋼牌號(hào)及化學(xué)成分》中加入了許多雙相不銹鋼牌號(hào)。如：14Cr18Ni11Si4AlTi、 022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。更多的牌號(hào)見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)。

另外：著名的2205雙相鋼相當(dāng)于我國(guó)的022Cr23Ni5Mo3N.。

最后，一些網(wǎng)頁(yè)甚至論文將雙相不銹鋼寫(xiě)作雙向不銹鋼是錯(cuò)誤的。雙相是指金相組織的有兩種，而非方向的“向”。

雙相不銹鋼化學(xué)成分

雙相不銹鋼機(jī)械性能

雙相不銹鋼各國(guó)牌號(hào)

近似對(duì)照表

雙相不銹鋼從20世紀(jì)40年代在美國(guó)誕生以來(lái)，已經(jīng)發(fā)展到第三代。它的主要特點(diǎn)是屈服強(qiáng)度可達(dá)400-550MPa，是普通不銹鋼的2倍，因此可以節(jié)約用材，降低設(shè)備制造成本。在抗腐蝕方面，特別是介質(zhì)環(huán)境比較惡劣（如海水，氯離子含量較高）的條件下，雙相不銹鋼的抗點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞性能明顯優(yōu)于普通的奧氏體不銹鋼，可以與高合金奧氏體不銹鋼媲美。

雙相不銹鋼由于具有奧氏體 鐵素體雙相組織，且兩個(gè)相組織的含量基本相當(dāng)，故兼有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)。屈服強(qiáng)度可達(dá)400Mpa ~ 550MPa，是普通奧氏體不銹鋼的2倍。與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的韌性高，脆性轉(zhuǎn)變溫度低，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高；同時(shí)又保留了鐵素體不銹鋼的一些特點(diǎn)，如475℃脆性、熱導(dǎo)率高、線膨脹系數(shù)小，具有超塑性及磁性等。與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的強(qiáng)度高，特別是屈服強(qiáng)度顯著提高，且耐孔蝕性、耐應(yīng)力腐蝕、耐腐蝕疲勞等性能也有明顯的改善。

雙相不銹鋼按其化學(xué)成分分類(lèi)，可分為Cr18型、Cr23（不含Mo）型、Cr22型和Cr25型四類(lèi)。對(duì)于Cr25型雙相不銹鋼又可分為普通型和超級(jí)雙相不銹鋼，其中應(yīng)用較多的是Cr22型和Cr25型。我國(guó)采用的雙相不銹鋼以瑞典產(chǎn)居多，具體牌號(hào)有：3RE60（Cr18型），SAF2304 （Cr23型），SAF2205 （Cr22型），SAF2507（Cr25型）。

雙相不銹鋼焊材要求

焊材包括：①填充金屬；②保護(hù)氣體和背面保護(hù)氣體。分述如下。在焊態(tài)下使用的焊接結(jié)構(gòu)，其焊縫金屬與母材相比應(yīng)是合金元素鎳含量較高的。這是為了保證合適的鐵素體和奧氏體的相比例。這一純焊縫金屬在焊態(tài)下，必須有這樣的成分，即能在結(jié)晶后直接均勻地形成以?shī)W氏體為主（30%～70%）的并含有鐵素體的雙相組織。當(dāng)焊件可在1050～1100℃溫度下退火時(shí)，應(yīng)該選擇與母材成分（Ni=55%～70%）相當(dāng)?shù)暮缚p金屬。在這種焊接工藝中，焊后占主要的鐵素體基體轉(zhuǎn)變形成了平衡的鐵素體/奧氏體組織。焊接雙相不銹鋼和超級(jí)雙相不銹鋼的焊材均是配套設(shè)計(jì)的（詳見(jiàn)表1和表2）。手工焊用的涂藥焊條既可以用鈦型藥皮焊條，也可以用堿性藥皮焊條。堿性藥皮的焊條對(duì)全位置的焊接更適宜一些，而鐵型悍條工藝性優(yōu)良，在幾乎所有的實(shí)際應(yīng)用中都可獲得滿意的效果。

采用填充焊絲和其他焊接方法（GTAW、GMAW、SAW）熔敷的焊縫金屬與焊絲有類(lèi)似的化學(xué)成分。

保護(hù)氣體適用于各種氣體保護(hù)焊方法（見(jiàn)表3）。

表1雙相不銹鋼的配套焊接材料

背面保護(hù)氣體用于單面焊的焊管內(nèi)部氣體保護(hù)，即可以用于工業(yè)純氬氣，也可以用于高純度氬氣（99.99%）。在所有情況下，氣體都應(yīng)該干燥（PrEN439：除CO₂外，所有氣體最大不超過(guò)40ppm露點(diǎn)最高-50℃，CO₂中的水分最大不超過(guò)200ppm，露點(diǎn)最高為-35℃），因該采取各種措施避免水分侵入保護(hù)氣體中。

保護(hù)氣體和背面保護(hù)氣體對(duì)焊縫金屬的含氮量有影響。由于保護(hù)氣體中的N₂分壓低，可能從焊縫熔池中擴(kuò)散出N₂，從而使焊縫金屬氮量降低，最大可減少0.05%N₂。存在這種危險(xiǎn)時(shí)，在保護(hù)氣體和背面保護(hù)氣體中必須加入5%N₂，以防止焊縫金屬N₂損失。

雙相不銹鋼焊材選用

雙相不銹鋼用的焊材，其特點(diǎn)是焊縫組織為奧氏體占優(yōu)的雙相組織，主要耐蝕元素（鉻、鉬等）含量與母材相當(dāng)，從而保證與母材相當(dāng)?shù)哪臀g性。為了保證焊縫中奧氏體的含量，通常是提高鎳和氮的含量，也就是提高約2%~4%的鎳當(dāng)量。在雙相不銹鋼母材中，一般都有一定量的氮含量，在焊材中也希望有一定的含氮量，但一般不宜太高，否則會(huì)產(chǎn)生氣孔。這樣鎳含量較高就成了焊材與母材的一個(gè)主要區(qū)別。

根據(jù)耐腐蝕性、接頭韌性的要求不同來(lái)選擇與母材化學(xué)成分相匹配的焊條，如焊接Cr22型雙相不銹鋼，可選用Cr₂₂Ni₉Mo₃型焊條，如E2209焊條。采用酸性焊條時(shí)脫渣優(yōu)良，焊縫成形美觀，但沖擊韌性較低，當(dāng)要求焊縫金屬具有較高的沖擊韌性，并需進(jìn)行全位置焊接時(shí)，應(yīng)采用堿性焊條。當(dāng)根部封底焊時(shí)，通常采用堿性焊條。當(dāng)對(duì)焊縫金屬的耐腐蝕性能具有特殊要求時(shí)，還應(yīng)采用超級(jí)雙相鋼成分的堿性焊條。

對(duì)于實(shí)心氣體保護(hù)焊焊絲，在保證焊縫金屬具有良好耐腐蝕性與力學(xué)性能的同時(shí)，還應(yīng)注意其焊接工藝性能，對(duì)于藥芯焊絲，當(dāng)要求焊縫成形美觀時(shí)，可采用金紅石型或鈦鈣型藥芯焊絲，當(dāng)要求較高的沖擊韌度或在較大的拘束度條件下焊接時(shí)，宜采用堿度較高的藥芯焊絲。

對(duì)于埋弧焊宜采用直徑較小的焊絲，實(shí)現(xiàn)中小焊接規(guī)范下的多層多道焊，以防止焊接熱影響區(qū)及焊縫金屬的脆化，并采用配套的堿性焊劑。

中文名稱(chēng)

低溫雙相不銹鋼

英文名稱(chēng)

low temperature duplex stainless steel

定　　義

基體組織為鐵素體-奧氏體、鐵素體-馬氏體或奧氏體-馬氏體雙相，性能兼具雙相不銹鋼優(yōu)點(diǎn)并具有良好低溫韌性的不銹鋼。

應(yīng)用學(xué)科

材料科學(xué)技術(shù)（一級(jí)學(xué)科），金屬材料（二級(jí)學(xué)科），鋼鐵材料（三級(jí)學(xué)科），鋼鐵材料品種（四級(jí)學(xué)科）

與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢(shì)如下：

（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(yīng)力腐蝕破裂的能力，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，尤其在含氯離子的環(huán)境中。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。

（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。

（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，爆炸等，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：

（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：

（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。

（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。

（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。

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。

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，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。 2100433B