這里所說的雙相不銹鋼是指在固溶化熱處理后,具有奧氏體和鐵素體兩相組織,并且,其中一相含量不低于25%的不銹鋼。不包括奧氏體不銹鋼中含有少量鐵素體或鐵素體不銹鋼中含有少量奧氏體的不銹鋼。


雙相不銹鋼中合金成分的確定考慮了以下幾個因素:


①. 保證耐腐蝕,特別是耐點腐蝕、耐縫隙腐蝕、耐應力腐破裂的能力。


②. 保證雙相鋼的特征,即固溶處理后能具備兩相,且其中一相不少于25%。


③. 具有一定的強度、塑韌性。


④. 考慮不同合金元素之間的相同或不同的作用。


⑤. 考慮材料鑄造、熱處理及加工可行性。


依據上述原則,雙相不銹鋼中的主要合金元素有鉻、鎳、鉬、氮、鎢等。



 1. 鉻


  鉻是保證耐腐蝕的最主要元素。鉻能形成鈍化膜,并對被破壞的鈍化膜有良好的自修復能力,隨著鉻含量的提高,鋼的鈍化能力增強。


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 鉻對基體有明顯的固溶強化作用,隨含鉻量的增加,鋼的屈服強度提高。但會引起σ相等析出,會使塑性、韌性降低,見圖6-1和圖6-2。


圖 2.jpg



 從圖6-2可見,含鉻量超過30%時,沖擊韌性急劇下降。且含量越高,韌性越低,所以,從機械性能考慮,雙相不銹鋼中的鉻含量一般不大于30%。


 鉻又是鐵素體形成元素,其含量的多少影響著兩相中鐵素體的比例。


 考慮鉻在上述各方面的作用,雙相不銹鋼中的鉻含量通??刂圃?8%~30%之間。



2. 鎳


 鎳在雙相不銹鋼中的主要作用是調整兩相的比例,從而調整雙相不銹鋼的機械性能和耐腐蝕性能。


 鎳對雙相不銹鋼機械性能的影響見圖6-3。


 圖 3.jpg


 鎳含量過低,鋼中的鐵素體相含量多,易使脆性增大,鎳含量過高,鐵素體量少,則會因鐵素體中更富集鉻、鉬等合金元素,會促使脆相析出,同樣降低鋼的韌性,鐵素體含量少即奧氏體含量多,又會影響鋼的屈服強度。所以,考慮機械性能,鎳含量在4.5%~7.5%之間合適。


 同樣的道理,為保證雙相不銹鋼有較好的耐點腐蝕能力,使組織中兩相力求接近平衡,也應用鎳含量來調整。


 綜合考慮上述因素,依據鉻等其他元素含量情況,雙相不銹鋼中鎳的含量一般控制在4.0%~8.0%的范圍內。




3. 鉬


鉬在雙相不銹鋼中有與鉻相似的作用,且可以提高鈍化膜的穩定性,從而提高抗腐蝕能力。但鉬含量太高時,會促進σ相析出,增加鋼的脆性,所以,在雙相不銹鋼中,控制鉬的含量在4%以內。



4. 氮


氮對雙相不銹鋼中奧氏體的穩定作用遠遠高于鎳的作用,盡管對氮在雙相不銹鋼中提高抗點腐蝕性能的原因有不同的解釋,但其明顯提高抗點腐蝕性能的效果是可以充分肯定的。合適的氮含量還可以通過質點析出,使雙相不銹鋼強化,提高鋼的強度。見圖6-4。


圖 4.jpg


氮含量過高可能引起材料的脆化和影響冶金質量,所以,在雙相不銹鋼中,控制氮的含量不大于0.3%。



5. 鎢


 鎢加入雙相不銹鋼中,是因為鎢能提高鋼的點蝕電位,從而提高鋼的抗點腐蝕能力。而從機械性能方面考慮,鎢可延緩25%鉻鋼中的脆相析出,降低鋼的脆化傾向。但當鎢含量超過4%時,反而會促進脆相析出,所以,在雙相不銹鋼中,鎢的含量不超過1%。


 除上述合金元素外,從提高耐腐蝕性,節約鎳元素,穩定等要求考慮,有的雙相不銹鋼中還適當加入錳、銅、鈦、鈮等金元素。


 在雙相不銹鋼中,各合金元素之間的作用有的相互促進,有的相互制約。所以,每種雙相不銹鋼中,合金元素及其含量的確定應滿足機械性能、耐腐蝕性能、工藝性能及兩相比例合理等條件。