奥氏体+铁素体（双相）不锈钢性能特点及用途

  双相不锈钢（Duplex Stainless Steel，DSS），指铁素体与奥氏体各约占50％，一般较少相的含量最少也需要达到30％的不锈钢。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。

  双相不锈钢在C含量较低的情况下，Cr含量在18％～28％，Ni含量在3％～10％。有些钢还含有Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及热导率高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。

  奥氏体＋铁素体（双相）不锈钢是指基体兼有奥氏体和铁素体两相组织并兼备两者的特征，一般它比奥氏体系列不锈钢强度高，耐腐蚀性能也更优越。但是由于高温而脆化，所以一般要求在大约300℃以下用。在常温下显示出磁性，可通过冷加工使其强化的不锈钢。

  成分中高Cr高N，常温下具有奥氏体和铁素体混合相，代表钢种是 022Cr23Ni4MoCuN（2304）、022Cr23Ni5Mo3N（2205）、022Cr25Ni7Mo4N(2507)。

  主要特点是：在高温下基本为铁素体组织，在冷却至室温时具有30％～50％铁素体＋奥氏体双相组织。屈服强度高、超强的耐点蚀、耐应力腐蚀能力，易于成形和焊接。

  由于双相不锈钢具有两相组织的特点，通过正确控制化学成分和热处理工艺，使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点。它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，正是这些优越的性能使双相不锈钢作为可焊接的结构材料而迅速发展，20世纪80年代以来，双相不锈钢已成为和马氏体型、奥氏体型和铁素体型不锈钢并列的一个钢类。

 双相不锈钢有以下性能特点：

  ①. 含钼双相不锈钢在低应力下有良好的耐氯化物应力腐蚀性能。一般18-8型奥氏体不锈钢在60℃以上中性氯化物溶液中容易发生应力腐蚀断裂，在微量氯化物及硫化氢工业介质中用这类不锈钢制造的热交换器、蒸发器等设备都存在着产生应力腐蚀断裂的倾向，而双相不锈钢却有良好的抵抗能力。

  ②. 含钼双相不锈钢有良好的耐孔蚀性能。在具有相同的孔蚀抗力当量值(PRE=[Cr]+3.3[Mo]+16[N]）时，双相不锈钢与奥氏体不锈钢的临界孔蚀电位相仿。双相不锈钢与奥氏体不锈钢耐孔蚀性能与AISI316L相当。含25％Cr，尤其是含氮的高铬双相不锈钢的耐孔蚀和缝隙腐蚀性能超过了AISI 316L。

  ③. 具有良好的耐腐蚀疲劳和磨损腐蚀性能。在某些腐蚀介质的条件下，适用于制作泵、阀等动力设备。

  ④. 综合力学性能好。有较高的强度和疲劳强度，屈服强度是18-8型奥氏体不锈钢的2倍。固溶态的延伸率达到25％，韧性值Ak（V形槽口）在100J以上。

  ⑤. 可焊性良好，热裂倾向小，一般焊前不需预热，焊后不需热处理，可与18-8型奥氏体不锈钢或碳钢等异种焊接。

  ⑥. 含低铬（18％Cr）的双相不锈钢热加工温度范围比18-8型奥氏体不锈钢宽，抗力小，可不经过锻造，直接轧制开坯生产钢板。含高铬（25％Cr）的双相不锈钢热加工比奥氏体不锈钢略显困难，可以生产板、管和丝等产品。

  ⑦. 冷加工时比18-8型奥氏体不锈钢加工硬化效应大，在管、板承受变形初期，需施加较大应力才能变形。

  ⑧. 与奥氏体不锈钢相比，热导率大，线膨胀系数小，适合用做设备的衬里和生产复合板。也适合制作热交换器的管芯，换热效率比奥氏体不锈钢高。

  ⑨. 仍有高铬铁素体不锈钢的各种脆性倾向，不宜用在高于300℃的工作条件。双相不锈钢中铬含量愈低，σ等脆性相的危害性也愈小。

 双相不锈钢具有良好的焊接性能，与铁素体不锈钢及奥氏体不锈钢相比，它既不像铁素体不锈钢的焊接热影响区，由于晶粒严重粗化而使塑韧性大幅降低；也不像奥氏体不锈钢那样，对焊接热裂纹比较敏感。

 双相不锈钢由于其特殊的优点，广泛应用于石油化工设备、海水与废水处理设备、输油输气管线、造纸机械等工业领域，近年来也被研究用于桥梁承重结构领域，具有很好的发展前景。

 我国标准GB/T 20878-2007《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 14Cr18Ni11Si4AlTi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。更多的牌号详见标准。

 另外，著名的2205 双相不锈钢相当于我国的022Cr23Ni5Mo3N。

  双相不锈钢可用于炼油、化肥、造纸、石油、化工等领域中耐海水、耐高温、耐浓硝酸等的热交换器和冷淋器及器件。

 双相不锈钢（DSS）的主要代表牌号一般可分为四类：低合金型，代表牌号022Cr23Ni4MoCuN（2304）；中合金型，代表牌号022Cr23Ni5Mo3N（2205）；高合金型，代表牌号03Cr25Ni6Mo3Cu2N（225）；超级双相不锈钢型，标准牌号022Cr25Ni7Mo4N(2507)。

  低合金型 022Cr23Ni4MoCuN（2304）不含钼，在耐应力腐蚀方面可代替06Cr19Ni10（304）或06Cr17Ni12Mo2（316）使用。

  中合金型 022Cr23Ni5Mo3N（2204）的耐蚀性能介于022Cr17Ni12Mo2（316L）和6％Mo＋N奥氏体不锈钢之间。

  高合金型一般含25％Cr，还含有钼和氮，有的还含铜和钨，这类钢的耐蚀性能高于22％Cr的双相不锈钢。

 超级双相不锈钢型为含高钼和氮，有的也含钨和铜，也适用于苛刻的介质条件，具有良好的耐腐蚀与力学综合性能，可与超级奥氏体不锈钢相媲美。