雙相不銹鋼的原理

雙相不銹鋼的理念可以追溯到20世紀(jì)20年代，第一個(gè)雙鋼是1930年在瑞典的Avesta制造的。然而，僅僅在過(guò)去的30年里，雙鋼已經(jīng)開(kāi)始以一種重大意義的方式“起飛”。這主要是由于煉鋼技術(shù)的進(jìn)步，特別是對(duì)氮含量的控制。

標(biāo)準(zhǔn)的奧氏體鋼如304(1.4301)和像430這樣的鐵素體鋼，相對(duì)更容易制造和裝配。正如它們的名字所意指的，它們主要由單相的奧氏體或鐵素體組成。盡管這些類型適用于各種各樣的應(yīng)用程序，但這兩種類型都有一些重要的技術(shù)弱點(diǎn)：

奧氏體---低強(qiáng)度(200mpa 0.2%的溶液退火狀態(tài))，低耐應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。

鐵素體---低強(qiáng)度(略高于奧氏體，250mpa 0.2%)，粗的可焊性很弱，低溫韌性差。

此外，奧氏體類型的高鎳含量導(dǎo)致價(jià)格波動(dòng)較多，這對(duì)許多終端用戶來(lái)說(shuō)是不能夠接受的。

雙相不銹鋼的基本概念是產(chǎn)生一種化學(xué)成分，使鐵素體和奧氏體的混合物大致相等。這兩個(gè)階段的平衡提供了以下內(nèi)容：

更高的強(qiáng)度。當(dāng)前雙相不銹鋼的成績(jī)0.2%PS的范圍是400-550MPA，這樣可以通過(guò)減少截面厚度，從而減少重量。這種優(yōu)勢(shì)利用的有----壓力容器如儲(chǔ)罐、結(jié)構(gòu)應(yīng)用的有橋梁等等。

更厚的截面，有良好的可焊接性。雖然不像奧氏體那么簡(jiǎn)單，但是比鐵素體好很多。

良好韌性,比鐵素體低溫，特別是到零下50攝氏度，伸展到零下80攝氏度的時(shí)候。

抗應(yīng)力腐蝕破裂----標(biāo)準(zhǔn)奧氏體鋼特別容易出現(xiàn)這種類型的腐蝕。利用這種優(yōu)勢(shì)的一些很重要的應(yīng)用包括：熱水箱、釀造罐、制煉廠、游泳池的結(jié)構(gòu)

奧氏體/鐵氧體如何實(shí)現(xiàn)平衡?

不銹鋼中重要的成分可以分為鐵素體和奧氏體，每個(gè)元素都有利于一個(gè)結(jié)構(gòu)或另一個(gè)。

430級(jí)有一個(gè)鐵素體的優(yōu)勢(shì)，鐵素體在結(jié)構(gòu)中也是如此。304級(jí)能成為奧氏體，主要通過(guò)使用約8%鎳。為了達(dá)到每一階段大約50%的雙鋼結(jié)構(gòu)，必須在奧氏體和鐵素體之間保持平衡。這就解釋了為什么雙鋼的鎳含量通常低于奧氏體。

使用雙相不銹鋼過(guò)程中的障礙

高強(qiáng)度、廣泛耐蝕性、適度可焊性等特點(diǎn)，真的是非常有吸引力的組合，似乎也為增加雙相不銹鋼的市場(chǎng)份額提供了巨大的潛力。然而，重要的是，還需要了解雙相不銹鋼的局限性，以及為什么它們總是可以成為“利基市場(chǎng)參與者”。

高強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)在考慮成形和機(jī)械加工的時(shí)候會(huì)顯得很不利。高強(qiáng)度也有比奧氏體等級(jí)更低的延展性。因此，任何需要高度的形式化能力的應(yīng)用，例如，一個(gè)水槽，就被排除在雙相不銹鋼之外。即使是適當(dāng)?shù)难有裕残枰叩牧?lái)形成材料，例如管子彎曲的時(shí)候。只有一個(gè)例外，即較差的機(jī)械加工能力，等級(jí)為1.4162。

雙相不銹鋼的冶金要比奧氏體或鐵素體復(fù)雜得多。這就是為什么三天的會(huì)議討論，都可以專注于雙相不銹鋼的原因。這一因素意味著在工廠生產(chǎn)和制造這些產(chǎn)品變得更加困難。

除了鐵素體和奧氏體，如果沒(méi)有正確的處理方法，祛除一系列不需要的階段，雙相不銹鋼也可以形成，尤其是熱處理。

在生產(chǎn)或焊接過(guò)程中冷卻速度不夠快時(shí)，最可能發(fā)生sigma相的形成。鋼的合金化程度越高，sigma相形成的概率也就越高。因此，超雙鋼最容易出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題。

475度脆化的形成是由于一個(gè)稱為α′(α')的階段。雖然最糟糕的溫度是475 deg C，但它仍然可以在溫度低到300度的溫度下形成，這就導(dǎo)致了對(duì)雙鋼的很高溫度的限制。這種限制進(jìn)一步降低了應(yīng)用程序的潛在范圍。

在天平的另一端，與奧氏體等級(jí)相比，雙相不銹鋼的低溫使用是有限制的。不像奧氏體鋼，雙相不銹鋼在沖擊試驗(yàn)中表現(xiàn)出了延性脆性的轉(zhuǎn)變。一個(gè)典型的測(cè)試溫度是- 46 deg C，用于海上石油和天然氣的應(yīng)用，負(fù)80度的deg C是雙相不銹鋼通常會(huì)遇到的最低溫度。

雙相不銹鋼的特征：

耐腐蝕性能給予它廣泛的運(yùn)用范圍

良好的韌性，可以降溫至零下80攝氏度，而不是真正的低溫應(yīng)用

特別的抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂

壁厚部分的可焊接性

形成與機(jī)械加工，比奧氏體更難

溫度的最大限制是到300攝氏度

設(shè)計(jì)強(qiáng)度是奧氏體與鐵素體不銹鋼的兩倍

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主要有316系列(S31603、022Cr17Ni12Mo2、316L、316Ti、316H、317L等)、321系列(S32168、06Cr18Ni1611Ti、321、321H等)、304系列(S30408、06Cr19Ni10、304、S30403、304L、022Cr19Ni10、S30409、304H、07Cr19Ni10等)、310S、309S、1Cr25Ni20SI2、1Cr20Ni14SI2、253MA等耐熱不銹鋼，2205、2304、2101、2507…雙相不銹鋼、不銹鋼鑄造件等。

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