雙相不銹鋼參數(shù)對比

1、1.4462 雙相鋼介紹雙相不銹鋼 （Duplex stainless steel） 雙相不銹鋼是一種鐵素體相和奧氏體相共存的不銹鋼，同時也是集優(yōu) 良的耐蝕性能、高強度和易于加工制造等諸多優(yōu)異性能于一身的鋼種。 雙相不銹鋼已經(jīng)有 60 多年的歷史，世界上第一批雙相不銹鋼于 1930 年在 瑞典生產(chǎn)出來并用于亞硫酸鹽造紙工業(yè)。1968年不銹鋼精煉工藝一一氬氧脫碳工藝 （AOD）的發(fā)明，使一系列新的不 銹鋼的產(chǎn)生成為可能。 AOD 工藝帶來的諸多進(jìn)步之一就是合金元素 N 的 添加。雙相不銹鋼添加 N 元素可以使焊接狀態(tài)下熱影響區(qū)的韌性和耐蝕性 能接近于基體金屬的性能，還可以降低有害金屬間相的形成速

2、率。 雙相不銹鋼同奧氏體不銹鋼一樣，是一種按腐蝕性能排序的鋼種，腐蝕性 能取決于它們的合金成分。雙相不銹鋼一直在不斷發(fā)展，現(xiàn)代的雙相不銹 鋼可以分為四種類型：1、不含 Mo 的低級雙相不銹鋼 2304；2、標(biāo)準(zhǔn)雙相不銹鋼 2205（德標(biāo) 1.4462），占雙相鋼總量的 80%以上；3、25%Cr的雙相不銹鋼，典型代表合金 255，可歸為超級雙相不銹鋼；4、超級雙相不銹鋼，含 25-26%Cr與255合金相比Mo和N的含量增加。 典型代表鋼種 2507。雙相不銹鋼中的合金元素主要是 Cr鉻、Mo鉬、N氮、Ni鎳，它們在雙相 鋼中的作用如下：1 、 Cr 鉻鋼中最少含有10.5%勺Cr才能形成保護(hù)

3、鋼不受大氣腐蝕的穩(wěn)定的鈍化膜。 不銹鋼的耐蝕性能隨 Cr的含量提高而增強。Cr是鐵素體元素，它可以使 具有體心立方晶格的鐵組織穩(wěn)定，也可以提高鋼在高溫下的抗氧化能力。2、Mo 鉬Mo與Cr協(xié)同作用能提高不銹鋼的抗氯化物腐蝕的能力。 Mo在氯化物環(huán) 境下的抗點蝕和縫隙腐蝕的能力是 Cr的3倍（參見CPT公式）。Mo是鐵素 體形成元素，同樣能促進(jìn)形成金屬間相。因此，通常奧氏體不銹鋼中 Mo 含量小于 7.5%，雙相鋼中小于 4%。3、N 氮N 元素可增加奧氏體和雙相不銹鋼的抗點蝕和縫隙腐蝕的能力，并可以顯 著地提高鋼的強度，它是固溶強化最有效的一個元素。在提高鋼強度的同時，N元素還可以增加奧氏體不

4、銹鋼和雙相不銹鋼的韌性，延緩金屬間相的形成，使雙相不銹鋼有足夠的時間進(jìn)行加工和制造，還可以抵消因高Cr、Mo所帶來的易于形成 彷相的傾向，N是強烈的奧氏體元素，在奧氏體不銹鋼中能部分取代Ni。雙相不銹鋼中一般加入幾乎接近溶解度極限的 N和用以調(diào)整達(dá)到相平衡的 Ni。鐵素體元 素 Cr 和 Ni 與奧氏體形成元素 Ni 和 N 需要達(dá)到平衡，才能獲得期望的雙 相組織。4、 Ni 鎳Ni 是穩(wěn)定奧氏體組織的元素。鐵基合金中添加 Ni 可促使不銹鋼從體心立 方晶體結(jié)構(gòu) （鐵素體）轉(zhuǎn)化為面心立方晶體結(jié)構(gòu) （奧氏體）。Ni 可以延緩金屬間相的形成，但效果遠(yuǎn)不如 N 有效。下面介紹雙相不銹鋼，幫助了解其性

5、能。1： 1.4462 標(biāo)準(zhǔn)雙相不銹鋼 （00Cr22Ni5Mo3N ）一、引言1.4462 是一種加 N 雙相不銹鋼。 N 的加入明顯地改善了 1.4462 的耐腐蝕 性能，尤其是焊接的情況。早期的雙相不銹鋼可以耐中等強度的均勻腐蝕 和氯應(yīng)力腐蝕斷裂，但是在焊接情況下使用時，其性能就會大大下降。為 了改善這種情況， N 元素就加入了 2205 雙相不銹鋼，這樣不僅使耐腐蝕 性能上升，而且焊接使用情況也很良好。德國標(biāo)準(zhǔn)對 2205 雙相鋼的含 N 量要求是 0.1-0.2%， Cr、 Mo、 Ni 的含量也有要求，所以 1.4462 雙相鋼的 點蝕當(dāng)量PREN值達(dá)到了 35.8,進(jìn)一步提高了耐

6、蝕性能。當(dāng)有恰當(dāng)?shù)臒崽幚頃r，1.4462中22%的Cr和3.5%勺Ni、3%的Mo、0.16%勺N 就會產(chǎn)生包括奧氏體相和鐵素體相平衡的顯微組織結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)和化 學(xué)成分讓 1 .4462不銹鋼有比 316和 317不銹鋼更好和更廣泛的耐蝕性能， 同時還有比普通奧氏體不銹鋼兩倍還高的屈服強度。1.4462是使用最廣泛的雙相不銹鋼材料，在出廠前的所有 1 .4462不銹鋼都 要金相檢驗，以防止加工過程中產(chǎn)生卄目。1.4462最常見的應(yīng)用形式是焊管和管件，在有較強的均勻腐蝕和應(yīng)力腐蝕的情況下，板材應(yīng)用也很廣 泛。、化學(xué)成分和機械試驗數(shù)據(jù)Si璉LlnP諸M甬；| 1 4462 雙相體鋼D.0321*

7、23W6030.01501*0222.5-3 511 Sus30Ti：IS氏依鑰廠W0.0810-2C3-10520.045WGI1|Sus3L6L （奚氐伍霰D.0316-1S10-14WO752045003切I2-3 ；奠型抗拉強潼.是小屈服強度雖小延伸率氫大111KsiMpaKsiMpa5Cmn:聶小布氏硬夏諾氏硬廈11111.44629QG206545G2陰Z93C31115US3O47551530205201B9211ISUS315L7049525170217BS51三、耐蝕性能1、氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂不含鎳的鐵素體鋼對氯化物的應(yīng)力腐蝕斷裂有天生的免疫力，即使在苛刻 的42%的MgCI

8、2溶液中也是如此，從另一方面來說，含鎳的奧氏體不銹鋼 則很容易受到氯離子應(yīng)力腐蝕斷裂的影響。奧氏體和鐵素體不銹鋼對氯離 子的應(yīng)力腐蝕斷裂的抵抗取決于合金中鎳的含量。從某種意義上說，雙相合金是奧氏體相和鐵素體相的合成，但在雙相合金 中的成分都會傾向于某一相。例如，鐵素體相中的Ni要比奧氏體相中的Ni含量少的多，因此，雙相合金對氯離子的應(yīng)力腐蝕斷裂的抵抗性要比傳 統(tǒng)300系列不銹鋼好的多。下表是是304和1.4462在幾種沸騰溶液中的腐蝕性能試驗結(jié)果。應(yīng)力腐蝕斷裂試驗情況合金沸騰 42%MgCI2沸騰 33%LiCl沸騰 26%NaCl304L(8%Ni)失敗(20h)失敗(96h)失敗(850h

9、)439（鐵素體型）通過(2000h)通過(2000h)通過(1000h)1.4462失敗(89h)通過(1000h)通過(1000h)1.4462(焊接)失敗(89h)通過(1000h)通過(1000h)2、點蝕和縫隙腐蝕對氯離子的點蝕和縫隙腐蝕的評定可以使用ASTM標(biāo)準(zhǔn)G-48試驗方法（10%FeCI3-6H2O）,并且逐漸提高溫度直到發(fā)現(xiàn)縫隙腐蝕發(fā)生為止。則首先 發(fā)現(xiàn)縫隙腐蝕發(fā)生的溫度稱為臨界縫隙腐蝕溫度，可以用來衡量材料耐縫 隙腐蝕的能力，但在氯化溶液中不必要標(biāo)明合金的限制使用溫度。下表是退火1.4462鋼板材和316L、317L等合金的縫隙腐蝕溫度試驗對比 情況。10%FeCI3溶液

10、中的縫隙腐蝕數(shù)據(jù)合金縫隙腐蝕發(fā)生溫度（C）典型316-3典型31721.446220E-BRITE26-124AL-6XN45Incon el62545AL 29-4C523、均勻腐蝕1.4462對稀的還原性酸和高濃度的氧化性酸有抵抗性，對低濃度的有機酸 也有抵抗性，但在高溫高濃度下要小心使用。下表是316L和1.4462普通狀態(tài)和焊接狀態(tài)的腐蝕試驗對比情況。腐蝕對比試驗數(shù)據(jù)試驗溶液（沸 騰）腐蝕率（mm/a）典型316L1.4462基材焊接材料基材焊接材料20%醋酸V 0.01V 0.01V 0.01V 0.0145蟻酸0.600.530.010.011%鹽酸0.021.610.020.02

11、65%硝酸0.560.460.520.4910%草 酸1.221.130.200.1320%磷酸0.020.030.020.0310%硫酸氫鈉1.821.430.650.5150%氫氧化鈉1.972.170.610.5710%氨基磺酸3.153.030.560.4410%硫 酸16.116.75.235.08硫酸鐵+50% 硫酸（A262B）0.660.590.510.45四、物理性能類型密度比熱（20C）熱導(dǎo)率（W/（m*K）100C300 C500 C1.44627.88g/cm30.45 J/(g*K)1921233047.93g/cm30.502 J/(g*K)16.318.821.4

12、316L7.98g/cm30.502 J/(g*K)15.118.420.9五、力學(xué)性能高溫下的拉力性能1.4462雙相鋼在ASME鍋爐與壓力容器規(guī)范中被允許使用在316 C以下溫度。其強度可以通過 ASME鍋爐與壓力容器標(biāo)準(zhǔn)中的許用應(yīng)力來表示。下 表是典型316和1.4462的許用應(yīng)力對比情況。焊接管件的焊縫系數(shù)取0.85。如此大的許用應(yīng)力可以和有很利地使用在過程裝備設(shè)計中。最大許用應(yīng)力 儂據(jù)ASME規(guī)范)溫度(c)1.4462 (MPa)典型 316 (MPa)3815513093155112149150101204144922601418631613981沖擊性能1.4462雙相鋼可以從

13、高溫塑性破壞向低溫脆性斷裂轉(zhuǎn)變，此塑性-脆性的轉(zhuǎn)變溫度可以通過在 343-538 C長時間的保溫來充分地提高。不恰當(dāng)?shù)暮?接工藝，例如使用純粹的 Cr不銹鋼填料，可以提高焊縫向沖擊脆性轉(zhuǎn)變的 敏感性。高溫對力學(xué)性能的影響ASME鍋爐與壓力容器規(guī)范中明確規(guī)定1.4462雙相鋼的使用溫度上限是316C，因為雙相鋼有一個“ 475C脆化”的問題，主要是由于鐵素體相在 343-538C之間加熱時會出現(xiàn)脆化現(xiàn)象。但這種脆化是可逆的，只要通過 在593 C以上加熱就可以還原。然而，另外一個脆化溫度區(qū)間是538-1000 c，因為有有害于沖擊性和腐蝕性的中間相析出。整體退火和快速冷卻處理可以消除脆性相，同時

14、也是消除成形應(yīng)力和475 C脆化”首選方案。六、成形和熱處理1.4462 可以很成功地冷彎和拉伸。相對于普通奧氏體不銹鋼來說， 1.4462 有很高的強度，對成形設(shè)備要求有很高的要求。雙相鋼中鐵素體相的延伸 率比奧氏體相要小，所以 1.4462 在彎曲時其彎曲半徑要比奧氏體不銹鋼 大。此外， 1.4462 管材和管板脹接時，由于其彈性延伸率較低，所以其脹接程 度要受到限制。 1.4462 相對于很多管板材料來說其強度是很高的，因此，1.4462 管材和其它材料的管板脹接時要十分小心。 重度彎曲變形后要整體退火 （不只是消應(yīng)力退火 ），以防止在使用環(huán)境中應(yīng) 力腐蝕開裂，消應(yīng)力熱處理的溫度一般在3

15、16-927 C之間，至于對材料性能的影響不作考慮。七、熱處理1.4462的退火溫度一般在1020-1100 C并快速冷卻，在1100 C附近熱處理 時，會讓鐵素體相含量大大增加。八、焊接1.4462 雙相鋼中的鐵素體相和奧氏體相含量基本相同，氧炔焊會讓基材的 焊縫和熱影響區(qū)的鐵素體含量上升，并行的退火處理可以恢復(fù)兩相的平 衡。然而退火處理后焊縫的鐵素體含量還是要稍高一點。焊縫中的鐵素體 含量不可以過高。匹配的填料金屬對 1.4462 的焊接來說是有經(jīng)濟(jì)性的，象 AWS 2209 這樣的 填料金屬有比基材金屬更高的含 Ni 量，主要是為了使焊區(qū)域產(chǎn)生相平衡， 讓焊縫區(qū)域和基材金屬有用樣的化學(xué)成分。當(dāng) 1.4462 和異種鋼焊接時，填 料金屬中要含有一些奧氏體形成元素，以便可以形成一條奧氏體焊縫。焊 縫區(qū)域如含有大量鐵素體晶粒，就會讓材料的室溫沖