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双相不锈钢的特性和应用优势

时间:2023-07-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:双相不锈钢指在钢中既含有奥氏体又含有铁素体组织的钢种。通常其铁素体或奥氏体的体积分数均大于15%,并简称α+γ双相不锈钢。双相不锈钢有以下性能特点。含钼双相不锈钢有良好的耐孔蚀性能。含低铬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。双相不锈钢中含铬量愈低,σ相脆性的危害性也愈小。

双相不锈钢的特性和应用优势

双相不锈钢指在钢中既含有奥氏体又含有铁素体组织的钢种。通常其铁素体或奥氏体的体积分数均大于15%,并简称α+γ双相不锈钢。由于双相不锈钢具有α+γ相的两相组织结构,因而其性能便兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点。与铁素体不锈钢相比,α+γ双相不锈钢的韧性高、脆性转变温度低、耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,且保留了铁素体不锈钢的热导率高、线膨胀系数小、具有超塑性等特点;而与奥氏体不锈钢相比,则其强度较高,特别是屈服强度显著提高,且耐晶间腐蚀、耐应力腐蚀、耐腐蚀疲劳等性能都有明显的改善。双相不锈钢主要用于炼油、化肥、造纸、石油、化工等耐海水耐高温浓硝酸等热交换器和冷淋器及器件,由于双相不锈钢具有诸多的优异性能,因而在石油、化工、军工领域得到了广泛应用,并成为新型黑色材料研究的热点

双相不锈钢主要可分为两大类:一类是Cr-Ni系双相不锈钢,成分(质量分数)一般为Cr l7%~25%、Mn 3%~10%、Mo 0%~6%、Cu 0%~3%,含少量碳,其主要特点是含有较高的铬和较低的镍;另一类是Cr-Mn-N双相不锈钢,其成分特点是含镍量低,且含有较高的氮。

表3 国内外双相不锈钢典型牌号的化学成分

目前,国内外主要几种双相不锈钢的化学成分见表3。

由于两相组织的特点,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发展迅速。20世纪80年代以来已成为和马氏体型、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%+3.3Mo%+16N%)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AISI 316L相当。含25%Cr的,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钢。

(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。(www.xing528.com)

(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型槽口)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,导热系数大,线膨胀系数小,适合用作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℃的工作条件下。双相不锈钢中含铬量愈低,σ相脆性的危害性也愈小。

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