双相不锈钢(Duplex Stainless Steel,DSS),指铁素體(tǐ)与奥氏體(tǐ)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年代在美國(guó)诞生以来,已经发展到第三代。它的主要特点是:屈服强度可(kě)达400~550MPa,是普通不锈钢的2倍,因此可(kě)以节约用(yòng)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(néng)明显优于普通的奥氏體(tǐ)不锈钢,可(kě)以与高合金奥氏體(tǐ)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(yǒu)些钢还含有(yǒu)Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素。该类钢兼有(yǒu)奥氏體(tǐ)和铁素體(tǐ)不锈钢的特点,与铁素體(tǐ)相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能(néng)和焊接性能(néng)均显著提高,同时还保持有(yǒu)铁素體(tǐ)不锈钢的475℃脆性以及热导率高,具有(yǒu)超塑性等特点。与奥氏體(tǐ)不锈钢相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物(wù)应力腐蚀有(yǒu)明显提高。双相不锈钢具有(yǒu)优良的耐孔蚀性能(néng),也是一种节镍不锈钢。


  奥氏體(tǐ)+铁素體(tǐ)(双相)不锈钢是指基體(tǐ)兼有(yǒu)奥氏體(tǐ)和铁素體(tǐ)两相组织并兼备两者的特征,一般它比奥氏體(tǐ)系列不锈钢强度高,耐腐蚀性能(néng)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(yòng)。在常温下显示出磁性,可(kě)通过冷加工使其强化的不锈钢。


  成分(fēn)中高Cr高N,常温下具有(yǒu)奥氏體(tǐ)和铁素體(tǐ)混合相,代表钢种是 022Cr23Ni4MoCuN(2304)、022Cr23Ni5Mo3N(2205)、022Cr25Ni7Mo4N(2507)。


  主要特点是:在高温下基本為(wèi)铁素體(tǐ)组织,在冷却至室温时具有(yǒu)30%~50%铁素體(tǐ)+奥氏體(tǐ)双相组织。屈服强度高、超强的耐点蚀、耐应力腐蚀能(néng)力,易于成形和焊接。


  由于双相不锈钢具有(yǒu)两相组织的特点,通过正确控制化學(xué)成分(fēn)和热处理(lǐ)工艺,使双相不锈钢兼有(yǒu)铁素體(tǐ)不锈钢和奥氏體(tǐ)不锈钢的优点。它将奥氏體(tǐ)不锈钢所具有(yǒu)的优良韧性和焊接性与铁素體(tǐ)不锈钢所具有(yǒu)的较高强度和耐氯化物(wù)应力腐蚀性能(néng)结合在一起,正是这些优越的性能(néng)使双相不锈钢作為(wèi)可(kě)焊接的结构材料而迅速发展,20世纪80年代以来,双相不锈钢已成為(wèi)和马氏體(tǐ)型、奥氏體(tǐ)型和铁素體(tǐ)型不锈钢并列的一个钢类。


 双相不锈钢有(yǒu)以下性能(néng)特点:


  ①. 含钼双相不锈钢在低应力下有(yǒu)良好的耐氯化物(wù)应力腐蚀性能(néng)。一般18-8型奥氏體(tǐ)不锈钢在60℃以上中性氯化物(wù)溶液中容易发生应力腐蚀断裂,在微量氯化物(wù)及硫化氢工业介质中用(yòng)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(yǒu)良好的抵抗能(néng)力。


  ②. 含钼双相不锈钢有(yǒu)良好的耐孔蚀性能(néng)。在具有(yǒu)相同的孔蚀抗力当量值(PRE=[Cr]+3.3[Mo]+16[N])时,双相不锈钢与奥氏體(tǐ)不锈钢的临界孔蚀電(diàn)位相仿。双相不锈钢与奥氏體(tǐ)不锈钢耐孔蚀性能(néng)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(néng)超过了AISI 316L。


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


  ④. 综合力學(xué)性能(néng)好。有(yǒu)较高的强度和疲劳强度,屈服强度是18-8型奥氏體(tǐ)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(kě)焊性良好,热裂倾向小(xiǎo),一般焊前不需预热,焊后不需热处理(lǐ),可(kě)与18-8型奥氏體(tǐ)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型奥氏體(tǐ)不锈钢宽,抗力小(xiǎo),可(kě)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體(tǐ)不锈钢略显困难,可(kě)以生产板、管和丝等产品。


  ⑦. 冷加工时比18-8型奥氏體(tǐ)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(néng)变形。


  ⑧. 与奥氏體(tǐ)不锈钢相比,热导率大,線(xiàn)膨胀系数小(xiǎo),适合用(yòng)做设备的衬里和生产复合板。也适合制作热交换器的管芯,换热效率比奥氏體(tǐ)不锈钢高。


  ⑨. 仍有(yǒu)高铬铁素體(tǐ)不锈钢的各种脆性倾向,不宜用(yòng)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(xiǎo)。


 双相不锈钢具有(yǒu)良好的焊接性能(néng),与铁素體(tǐ)不锈钢及奥氏體(tǐ)不锈钢相比,它既不像铁素體(tǐ)不锈钢的焊接热影响區(qū),由于晶粒严重粗化而使塑韧性大幅降低;也不像奥氏體(tǐ)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(yòng)于石油化工设备、海水与废水处理(lǐ)设备、输油输气管線(xiàn)、造纸机械等工业领域,近年来也被研究用(yòng)于桥梁承重结构领域,具有(yǒu)很(hěn)好的发展前景。


 我國(guó)标准GB/T 20878-2007《不锈钢和耐热钢 牌号及化學(xué)成分(fēn)》中加入了许多(duō)双相不锈钢牌号。如 14Cr18Ni11Si4AlTi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。更多(duō)的牌号详见标准。


 另外,著名的2205 双相不锈钢相当于我國(guó)的022Cr23Ni5Mo3N。


  双相不锈钢可(kě)用(yòng)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(kě)分(fēn)為(wèi)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(kě)代替06Cr19Ni10(304)或06Cr17Ni12Mo2(316)使用(yòng)。


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


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


 超级双相不锈钢型為(wèi)含高钼和氮,有(yǒu)的也含钨和铜,也适用(yòng)于苛刻的介质条件,具有(yǒu)良好的耐腐蚀与力學(xué)综合性能(néng),可(kě)与超级奥氏體(tǐ)不锈钢相媲美。