奥氏体-铁素体不锈钢亦称为双相不锈钢,钢中既含有奥氏体,又含有铁素体,两者要独立存在,且含量较大。一般较少相的含量至少也要达到30%。
双相不锈钢的发展和应用始于20世纪30年代,人们发现含有铁素体和奥氏体的不锈钢,比单一组织的奥氏体钢具有更好的耐晶间腐蚀性能,但由于受当时冶金生产水平的限制,无法解决双相不锈钢两相比例控制和可焊性、热塑性等工艺性能较差等问题,一段时期双相不锈钢的发展缓慢。直到70年代以后,随着冶金技术的进步,双相钢的研究与生产得到了迅速的发展。80年代后期已开发出称之为超级双相不锈钢的钢种,其特点是碳含量很低(0.01%~0.02%)、高钼(约4%)、高氮(约0.3%),铁素体含量40%~50%,具有优良的耐蚀性能。
我国在20世纪70年代中期开始发展双相不锈钢,在GB 1220-84和GB 1220-92中列入了3个钢号。在制定GB/T 20878-2007时,吸收了国内外已开发出的一些性能良好的双相钢不锈钢,共列入了11个钢号。2015年修订的GB/T 4237-2015及GB/T 3280-2015中列入的奥氏体-铁素体不锈钢牌号有17个,其中10个是已列入GB/T 20878-2007的牌号,新添加的有7个,其化学成分及其固溶处理后的力学性能分别见表9.13和表9.15。
双相钢中的两相具有适宜的比例时,在性能上具有一系列优点,目前得到广泛应用的α+y双相不锈钢,大都含有体积分数约50%的α相和50%的γ相,即两者的比例近于1的钢种居多。因此Cr-Ni或Cr-Ni-Mn双相不锈钢的成分特点是较高的铬含量和较低的镍含量。除碳元素外,其他成分范围为17.5%~28%Cr、3%~12%Ni、0.5%~4%Si、0.5%~6%Mn、0.5%~2.0%Cu、0~0.4%N。还有一些无镍的Cr-Mn-N系双相不锈钢因其冷热加工性能较差已少使用。