双相不锈钢是指在它固溶组织中的铁素体相和奥氏体相约各占一半,一般最少相含量也需要达到30%。因此它兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的性能特点。双相不锈钢已广泛地应用于各工业领域,诸如纸浆和造纸、陆上和海上的油气工业、化学加工工业、运输业(化学品船和槽罐车)、制药和食品工业以及建筑业等。多用制反应容器,各工业设备和输送管道等。在大多数应用中,双相不锈钢被认为是具有成本效益的材料,填补了普通奥氏体不锈钢和高合金奥氏体不锈钢之间的空白。
(022Cr23Ni4MoCuN )S23043 / S32304 双相钢是瑞典开发的一个低合金的双相不锈钢,它固溶处理温度为1000℃左右,组织有40%~50%铁素体和50%~60%奥氏体,具有双相不锈钢的共性特点,是作为一个具有高强度和价廉特色,能代替 304L 和 316L 常用奥氏体不锈钢而开发的钢种。它已被美国机械工程协会(ASME)确认可用于锅炉和压力容器、化工厂和炼油厂的管道,不少国家已纳入标准。美国标准为UNS S32304 ,瑞典的商业牌号为 SAF 2304。
一、化学成分
(022Cr23Ni4MoCuN )2304双相不锈钢化学成分 % | ||||||||||
牌 号 | 碳 | 硅 | 锰 | 磷 | 硫 | 镍 | 铬 | 钼 | 氮 | 铜 |
UNS S32304 | ≤0.030 | ≤1.0 | ≤2.50 | ≤0.040 | ≤0.040 | 3.00~5.50 | 21.50~24.50 | 0.05~0.60 | 0.05~0.20 | 0.05~0.60 |
022Cr23Ni4MoCuN S23043 | ≤0.030 | ≤1.0 | ≤2.50 | ≤0.035 | ≤0.030 | 3.00~5.50 | 21.50~24.50 | 0.05~0.60 | 0.05~0.20 | 0.05~0.60 |
二、力学性能
(022Cr23Ni4MoCuN )S32304 双相不锈钢力学性能 | |||||
钢种 | 钢材品种 | 温度 ℃ | σb/MPa | σ0.2/MPa | δs/% |
SAF 2304 | 钢管 Φ≤25.4mm | 室温 | ≥690 | ≥450 | ≥25 |
钢板 | 室温 | ≥600 | ≥400 | ≥25 | |
50℃ | 600 | 370 | —— | ||
100℃ | 570 | 330 | —— | ||
200℃ | 530 | 290 | —— | ||
300℃ | 500 | 260 | —— |
三、耐蚀性能
1. 点蚀
SAF2304双相不锈钢的PRE值为25,与316L不锈钢的数值相当。我们在300mV电位下,NaCl溶液中试验几种钢的临界孔蚀温度(CPT)与氯离子含量的关系时,发现 ASF 2304 双相不锈钢的CPT值高于304L,和316L相当。
2. 应力腐蚀
在为高压釜的中性氯化物溶液中几种钢的试验结果发现,外加应力相当于在该温度下钢的屈服强度,试验时间1000小时,曲线之下为不发生应力腐蚀破裂的区域。
3. 晶间腐蚀
022Cr23Ni4MoCuN 双相不锈钢的耐晶间腐蚀性能良好,能够通过CuSO4 +H2SO4铜屑法的检验。
4. 均匀腐蚀
SAF2304 双相钢在硝酸中有很好的耐腐蚀性,可以与304L媲美,在另一些酸中,如硫酸,其耐腐蚀性同316L相当,而在有机酸中,如甲酸,甚至还优于316L。
三、焊接性能
( 022Cr23Ni4MoCuN)SAF 2304 双相钢使用的焊接材料 | |||||||||
Sandvik 牌号 | 碳 | 硅 | 锰 | 磷 | 硫 | 铬 | 镍 | 钼 | 氮 |
max | max | max | |||||||
22.8.3L(焊丝) | 0.02 | 0.5 | 1.6 | 0.02 | 0.015 | 22.5 | 9 | 3.2 | 0.16 |
22.9.3LR(钛型焊条) | 0.025 | 1 | 0.8 | 0.03 | 0.025 | 22 | 9 | 3 | 0.14 |
22.9.3LB(碱性焊条) | 0.04 | <0.9 | 0.8 | 0.03 | 0.025 | 22 | 9 | 3 | 0.15 |
SAF 2304 不锈钢有好的焊接性能,焊前不需要热处理。适宜采用SMAW ,GTAW ,GMAW 及 SAW 法进行焊接。采用GTAW 法焊接时,需要填丝,并要使用纯氩或Ar+2%N2的保护气体。
四、加工性能
1. 热成型
成型温度范围 1100~950℃,成型后淬火处理。
2. 冷成型
成型方法与奥氏体不锈钢相同,开始变形困难,达到屈服极限后,变形与奥氏体不锈钢相同。SAF 2304 双相不锈钢的深拉,冷旋压等成型要比奥氏体不锈钢困难。
3. 热处理
固溶处理温度950~1050℃,急冷。消除应力退火温度为550~600℃
五、产品应用
SAF 2304 双相不锈钢有很好的力学和物理性能,耐应力腐蚀和其他的腐蚀形式以及好的焊接性,使它又可能代替 304 , 304L ,316 , 316L 等奥氏体不锈钢使用。可用于制造胺回收设备、碳氢化合物的发酵设备等,此外,还可用作制造工业的热交换器,纸浆和造纸工业的蒸煮锅预热器以及湿热、近海地区的火车座椅架等。