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雙相不銹鋼特性概述及發展歷史

雙相不銹鋼的應用日益廣泛,為了幫助用戶更好地認識、選擇、加工和應用這類不銹鋼,本文將介紹了雙相不銹鋼的各種特性,并圍繞雙相不銹鋼應用的難點之一 加工和焊接,給出加工和焊接雙相不銹鋼的基本原則和實用信息。

內容包括:雙相不銹鋼的歷史、化學成分、冶金學、耐腐蝕性能、力學性能、物理性能、技術條件、質量控制、切割、成形、焊接、應用等。因內容較多,將分若干次發布,歡迎關注!

          雙相不銹鋼特性概述

雙相不銹鋼因為其金相顯微組織由鐵素體和奧氏體兩種不銹鋼晶粒組成,所以被稱為 “雙相”。下圖中,黃顏色的奧氏體相仿佛 “島嶼” 被藍色的鐵素體相海洋所包圍。當雙相不銹鋼熔化后,它從液態凝固時首先凝固成完全的鐵素體結構,隨著材料冷卻到室溫,大約有一半的鐵素體晶粒轉變為奧氏體晶粒(“島嶼”)。其結果是,顯微組織中大約50%為奧氏體相,50%為鐵素體相。


雙相不銹鋼具有奧氏體和鐵素體兩相顯微組織

雙相結構使得這類不銹鋼集許多優異特性于一身


高強度:


雙相不銹鋼的強度大約是常規奧氏體不銹鋼或鐵素體不銹鋼強度的2倍因此設計師在某些應用中就可減薄壁厚。下圖比較了室溫到300℃的溫度區間幾種雙相不銹鋼與316L奧氏體不銹鋼的屈服強度。


良好的韌性和延展性:


盡管雙相不銹鋼強度高,但它們表現出良好的塑性和韌性。雙相不銹鋼的韌性和延展性明顯優于鐵素體不銹鋼和碳鋼,即使在很低的溫度如-40℃/F下仍保持良好的韌性。但還達不到奧氏體不銹鋼的優異程度。


ASTM 和EN標準規定的雙相不銹鋼最低力學性能限值


優異的耐腐蝕性


不銹鋼的耐腐蝕性主要取決于其化學成分。在大多數應用環境中,雙相不銹鋼都顯示出較高的耐蝕性能,這是由于它們鉻含量高,在氧化性酸中很有利,并且含有足夠量的鉬和鎳,能耐中等還原性酸介質的腐蝕。


對于耐氯離子點蝕和縫隙腐蝕的能力而言,不銹鋼的鉻、鉬和氮含量是最重要的。雙相不銹鋼相對較高的鉻、鉬和氮含量使它們具有很好的耐氯化物點蝕和縫隙腐蝕性能。雙相不銹鋼有一系列不同的耐腐蝕性能,既有相當于316不銹鋼耐蝕性的牌號,如經濟型雙相不銹鋼2101?,也有相當于6%鉬不銹鋼耐蝕性的牌號,如SAF 2507?。


雙相不銹鋼具有非常好的耐應力腐蝕開裂(SCC)性能,這個特性是從鐵素體這一方“繼承”來的。所有雙相不銹鋼耐氯化物應力腐蝕開裂的能力均明顯優于300系奧氏體不銹鋼。而標準的奧氏體不銹鋼牌號如304和316,在有氯離子、潮濕空氣和溫度升高的條件下,可能會發生應力腐蝕開裂。因此,在有較大應力腐蝕風險的化工行業許多應用,常常采用雙相不銹鋼來代替奧氏體不銹鋼的使用。


物理性能


介于奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼之間,但更接近于鐵素體不銹鋼和碳鋼。


成本優勢


與具有相同耐腐蝕性的奧氏體不銹鋼牌號相比,雙相不銹鋼中鎳、鉬含量較低。因為合金元素含量低,雙相不銹鋼在價格上可能有優勢,尤其是在合金附加費較高時。此外,由于雙相不銹鋼較高的屈服強度,其斷面尺寸常常可減薄。與采用奧氏體不銹鋼的方案相比,采用雙相不銹鋼可顯著地降低成本,減輕重量。


瑞典斯德哥爾摩的雙相不銹鋼橋 ?Outokumpu

         雙相不銹鋼的發展歷史

雙相不銹鋼已有80多年的歷史。早期的牌號是鉻、鎳和鉬的合金。1930年在瑞典生產出第一批鍛軋雙相不銹鋼并用于亞硫酸鹽造紙工業,開發這些牌號是為了減少早期高碳奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕問題。1930年芬蘭生產出雙相不銹鋼鑄件。1936年Uranus 50 的前身在法國獲得專利。二戰后,AISI 329型不銹鋼成為公認的鋼種并廣泛用于硝酸裝置的熱交換器管道。3RE60是第一代專為提高耐氯化物應力腐蝕斷裂(SCC)性能而研制的雙相不銹鋼牌號之一。后來,鍛軋和鑄造雙相不銹鋼牌號均用于各種加工工業的應用,包括容器、熱交換器和泵。

第一代雙相不銹鋼有良好的性能表現,但在焊接狀態下有局限性。焊縫的熱影響區(HAZ)由于鐵素體過多而韌性低,并且耐腐蝕性能明顯低于母材。這些局限性使第一代雙相不銹鋼的應用,僅限于非焊接狀態下的一些特定應用。1968年不銹鋼精煉工藝,即氬氧脫碳(AOD)的發明,使一系列新不銹鋼鋼種的產生成為可能。AOD所帶來的諸多進步之一便是合金元素氮的刻意添加。雙相不銹鋼添加氮可以使焊接狀態下HAZ的韌性和耐蝕性接近于母材的性能。隨著奧氏體穩定性的提高,氮還降低了有害金屬間相的形成速率。

含氮的雙相不銹鋼被稱為第二代雙相不銹鋼。這一新的商品化進展始于70年代后期,正好與北海海上油氣田的開發及市場對具有優異耐氯離子腐蝕性能、良好的制造加工性和高強度的不銹鋼需求相吻合。2205成為第二代雙相不銹鋼的主要牌號并廣泛用于海上石油平臺集氣管線和處理設施。由于這種鋼的強度高,因此壁厚可減薄,可以減輕平臺的重量,使這種不銹鋼的應用有很大的吸引力。


雙相不銹鋼可按照耐腐蝕性能排序,耐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展,現代雙相不銹鋼可分為5類:

1. 不添加鉬的經濟型雙相不銹鋼如2304;

2. 標準雙相不銹鋼如2205,是主要的鋼種,占雙相不銹鋼用量的80%以上;

3. 25Cr雙相不銹鋼如合金255,PREN*(耐點蝕當量數)值小于40; 

4. 超級雙相不銹鋼(PREN值40~45), 含25%~26%Cr,與含25%Cr雙相不銹鋼如2507相比,鉬和氮的含量增加;

5. 特超級雙相不銹鋼,PREN值超過45的高合金化雙相不銹鋼


* PREN = %Cr+3.3(%Mo+0.5%W) +16%N


表1 給出了鍛軋雙相不銹鋼和鑄造雙相不銹鋼的化學成分,為便于比較,第一代雙相不銹鋼和常用奧氏體不銹鋼也包括在其中。


表1  鍛軋和鑄造雙相不銹鋼的化學成分*(重量%)

* 最大值,除非指明范圍或說明是最小值。- 標準中未指明。** 這一種鋼最初沒有添加氮,被認為是未加氮的第一代雙相不銹鋼。

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2019年12月11日 4:02 [黑龙江省呼玛县网友]

25*2.5 可以生产吗?

2019年12月11日 3:50 梦迷离 [广东省市辖区网友]

请问怎么问你们定购钢管?

2019年12月11日 3:36 [云南省勐海县网友]

SAE 1010 你们可以做的吧?具体报价 发我邮箱 1385126984@vip.163.com

2019年12月11日 1:03 默然 [云南省个旧市网友]

SAE5120 你们可不可以做?加我QQ 8496732146 详细的聊一下。

2019年12月11日 0:22 [山西省盂县网友]

DIN1629 这个标准的钢管你们可不可以做?如果可以 加我QQ46846456 谢谢。

2019年12月10日 23:25 离地焰光旗 [陕西省榆阳区网友]

你们的微信号:steeltuber 天天发些干货知识,我已经关注了哦!

2019年12月10日 22:05 有志竟成 [安徽省舒城县网友]

你们钢管的钢管厂那么多,像您这个厂这么专业的还真不多。

2019年12月10日 20:56 假面人 [新疆维吾尔自治区阿合奇县网友]

你好,请问现在8*1什么价格?

2019年12月10日 20:39 神清气茂 [云南省市辖区网友]

ST44 你们可以做吗?加我QQ784568646 详聊。

2019年12月10日 19:28

你好你们厂8*1有现货吗?

2019年12月10日 19:03 [贵州省汇川区网友]

你好,请问你们厂现在12*1的钢管什么价格?10#钢的。

2019年12月10日 17:46 暗色 [广东省广州市网友]

你好,我是上汽的,你们和管子可以进我们的供应商,请打我的电话:021-898954165 姓 葛。

2019年12月10日 16:55 [福建省霞浦县网友]

别的不多说,真的很专业。

2019年12月10日 15:09 [辽宁省兴城市网友]

中国的钢厂真多,但是很多技术还是不如国外的。.

2019年12月10日 14:58 樱花咒 [江西省市辖区网友]

A106 可以生产不?

2019年12月10日 14:43 [江苏省江宁区网友]

这篇文章我在某微信公众号面也看到了,原来你是原创呀!

2019年12月10日 14:37 两颗心 [山西省昔阳县网友]

预付款要多少?

2019年12月10日 14:15 [新疆维吾尔自治区塔什库尔干塔吉克自治县网友]

有世界钢号对照表吗?发一个给我,我的QQ邮箱是:15563456@qq.com

2019年12月10日 13:52 情已空 [黑龙江省滴道区网友]

EN10305-4 E235 14*1 可以生产吗?

2019年12月10日 13:33 [山东省东营区网友]

45# 钢 可以生产不?

2019年12月10日 12:52 [内蒙古自治区市辖区网友]

您手机号是多少?有个问题想请教。

2019年12月10日 12:38 [陕西省吴堡县网友]

精密钢管,就是要做的精密,性能要达标,您的文章中写的很有道理。

2019年12月10日 11:57 夏怡 [贵州省丹寨县网友]

请问 你们的钢管出口吗?

2019年12月10日 10:18 [辽宁省太平区网友]

您的这篇文章解决了我的技术问题,谢谢了!

2019年12月10日 9:40 雄才大略 [吉林省安图县网友]

钢铁的知识真是渊博呀!

2019年12月10日 9:29 [广东省市辖区网友]

看到您的这个博客,我算知道了,什么叫专业。

2019年12月10日 9:05 [四川省市辖区网友]

你们的钢管怎么卖

2019年12月10日 8:58 小言 [四川省蓬溪县网友]

请问,你的管件都做哪些规格?

2019年12月10日 7:50 [四川省阿坝藏族羌族自治州网友]

我也是做精密管的厂家,向您学习,学习您的专业知识。

2019年12月10日 7:08

35# 钢可以生产?

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