双相不锈钢(奥氏体-铁素体不锈钢)是指它的微观组织是由铁素体相和奥氏体相组成的材料,二相各约占50%。在实际使用中其中一相约在40%~60%之间较为合适。双相不锈钢从20世纪40年代在美国诞生以来,已经发展到第三代。它的主要特点是屈服强度可达400~550MPa,是普通不锈钢的2倍,因此可以节约用材,降低设备制造成本。在抗腐蚀方面,特别是介质环境比较恶劣(如海水,氯离子含量较高)的条件下,双相不锈钢的抗点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀及腐蚀疲劳性能明显优于普通的奥氏体不锈钢,可以与高合金奥氏体不锈钢媲美。
根据两相组织的特点,通过正确控制化学成分和热处理工艺,将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起,使双相不锈钢成为一类集优良的耐腐蚀、高强度和易于加工制造等诸多优异性能于一身的钢种。它们的物理性能介于奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢之间,但更接近于铁素体不锈钢和碳钢。双相不锈钢的耐氯化物孔蚀和缝隙腐蚀能力与铬、钼和氮含量有关,耐孔蚀和缝隙腐蚀能力可以类似于316不锈钢,或者高于海水用不锈钢如6%Mo奥氏体不锈钢。所有的双相不锈钢耐氯化物应力腐蚀断裂的能力均明显强于300系列奥氏体不锈钢,而且其强度也大大高于奥氏体不锈钢,同时表现出良好的塑性和韧性。
双相不锈钢一般可分为低合金型、中合金型、高合金型和超级双相不锈钢型四类。我国新标准GB/T 20878《不锈钢和耐热钢 牌号及化学成分》中加入了许多双相不锈钢牌号。如:14Cr18Ni11Si4AITi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。代表牌号 UNS S32304(23Cr-4Ni-0.1N),钢中不含钼,PREN值为24~25,在耐应力腐蚀方面可代替 AISI304或316使用。
1. 双相不锈钢的分类:
①. 第一类属低合金型,代表牌号 UNS S32304(23Cr-4Ni-0.1N),钢中不含钼,PREN值为24~25,在耐应力腐蚀方面可代替AISI304或316使用。
②. 中合金型,代表牌号UNS S31803(22Cr-5Ni-3Mo-0.15N),PREN值为32~33,其耐蚀性能介于AISI316L和6%Mo+N奥氏体不锈钢之间。
③. 高合金型,一般含25%Cr,还含有钼和氮,有的还含有铜和钨,标准牌号UNSS32550(25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N),PREN值为38~39,这类钢的耐蚀性能高于22%Cr的双相不锈钢。
④. 属超级双相不锈钢型,含高钼和氮,标准牌号UNS S32750(25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N),有的也含钨和铜,PREN值大于40,可适用于苛刻的介质条件,具有良好的耐蚀与力学综合性能,可与超级奥氏体不锈钢相媲美。
2. 常用双相不锈钢的国内外比较见表1.4.16。
3. 双相不锈钢的特点与应用
①. 常温组织为奥氏体+铁素体组织;由于含有硅、铝等合金元素,加之它具有双相组织,故它抗氯化物引起的晶间腐蚀应力腐蚀性能明显优于奥氏体型不锈钢。
②. 具有良好的综合机械性能和可焊性,常代替奥氏体型不锈钢用于容易发生晶间腐蚀的工作环境。
③. 该种材料制造工艺复杂,成本较高,价格约是奥氏体型不锈钢的3~4倍,故这种材料在工程上应用的并不普遍。GB/T 1220给出了1Cr18Ni11Si4AITi(14Cr18Ni11Si4AlTi)、00Cr18Ni5Mo3Si2(022Cr19Ni5Mo3Si2N)、022Cr22Ni5Mo3N 等共6种奥氏体-铁素体型不锈钢的材料牌号。