双相不锈钢及其特殊性能与应用

介绍双相不锈钢的基本概念、发展历史、特殊性能、类型、牌号、国内外生产情况及其广泛的应用领域。

双相不锈钢及其发展历史

双相不锈钢

20世纪末以来,一种与马氏体型、奥氏体型和铁素体型不锈钢并列的一种新的双相不锈钢得以研究应用与发展.这类钢是在18-8奥氏体型不锈钢的基础上,提高Cr含量或加入其它铁素体元素而形成的,使钢具有奥氏体加铁素体双相组织,又节约了Ni合金.根据两相组织的特点,通过正确控制化学成分和热处理工艺,这种双相不锈钢因奥氏体的存在降低了高Cr铁素体钢的脆性和晶体长大的倾向性,又保持其优良的韧性和焊接性能;而铁素体的存在又提高了奥氏体的屈服强度、抗晶间腐蚀能力和耐氯化物应力腐蚀能力.所以,双相不锈钢兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点,很有发展前途。

在双相不锈钢的固溶组织中铁素体相与奥氏体相各占一半左右,一般较少相的含量至少也要达到30%。

双相不锈钢的发展历史

20世纪30年代,首先在瑞典的试验室中研制出双相不锈钢(3RE60、Uranus50等).1935年法国获得第一个专利.第一代双相不锈钢以美国40年代开发的329钢为代表.随后,前苏联、德国、美国、日本相继研究开发.70年代以来,随着精炼技术的出现与普及以及连铸技术的发展,开创了第二代18Cr型、22Cr型及25Cr型双相不锈钢,大多属于超低C型,且含有Mo、Cu、Si等元素,提高了耐蚀性.80年代后期开发的超级双相不锈钢属于第三代.这类钢的特点是含C量仅有0101%～0102%,含Mo高达约4%和含[N]高达013%,钢中的铁素体含量占40%～45%,具有优良的耐孔蚀性能,孔蚀当量值PREN>40%。

中国自70年代中期开始开发.钢铁研究总院1974年开始从事双相不锈钢材料及耐腐蚀和焊接性能的研究,承担了多项国家和部级研究课题,取得一系列成果,建立了中国双相不锈钢系列。

双相不锈钢的特殊性能

双相不锈钢的优良特性

优异的耐应力腐蚀性能和很高的耐酸腐蚀(醋酸、甲酸介质等)性能.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破裂,在微量氯化物及H2S的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的倾向,而含Mo双相不锈钢却有良好的抗应力腐蚀能力。

(2)特别优良的耐孔蚀性能和耐缝隙腐蚀性能.含25%Cr,尤其是含[N]的高Cr双相不锈钢这方面的性能尤为良好。

(3)有良好的耐疲劳腐蚀和磨损腐蚀性能.适合于某些腐蚀性介质条件下的泵、阀等设备。

(4)综合的力学性能.双相不锈钢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。

(5)良好的可焊性能.双相不锈钢热裂倾向小,一般焊前不需预热,焊后不需热处理,又可与18-8型奥氏体不锈钢等异种钢焊接。

(6)低Cr双相不锈钢热加工性能好.含18%Cr的低Cr双相不锈钢加热温度范围宽,抗力小,可不经过锻造,直接轧制开坯生产钢板。

(7)比奥氏体不锈钢的导热系数大,线胀系数小,与碳钢接近.适合用作设备的衬里和生产复合板,也适合制造热交换器的管芯。

双相不锈钢的缺点

(1)与奥氏体不锈钢比较,耐热性较低,一般控制在300℃以下的工作环境中使用。

(2)冷加工比18-8型奥氏体不锈钢的加工硬化效应大,在管、板承受变形初期,需施加较大的力才能变形,管、板所产生的内应力也较大。

(3)存在中温脆性区(如σ相、475脆性),对热处理及焊接不利。

(4)含25%Cr的双相不锈钢比奥氏体不锈钢热加工困难。

双相不锈钢的类型与牌号

总的来说,双相不锈钢的发展经历了三代,目前世界各国均有其牌号.典型的双相不锈钢有四大类型,分别为低合金型、中合金型、高合金型和超级型。

双相不锈钢的生产与应用

双相不锈钢的生产

双相不锈钢冶炼质量要求高,价格较贵,产量不高,约占世界不锈钢产量的1%.但20世纪90年代以后增加较快,1990年产量约214万t,1999年达到11万t,2002年约为22万t.我国的主要产品是管、板和复合板,产量也不大,约2000t,2001年消费量约4000t,即有1/2随工程进口。.

双相不锈钢的广泛应用领域

双相不锈钢的实用化已有20多年的历史,尤其是当代超低C含[N]双相不锈钢克服了焊接方面的一些问题,结合双相不锈钢所具有的耐局部腐蚀和综合力学性能好的一些优点,为焊接结构材料的大量推广和应用创造了条件,近十年市场销售量增加很快,加之随着超级双相不锈钢的步入市场,扩大了在一些苛刻介质中的应用,使双相不锈钢的应用范围不断拓宽。

在双相不锈钢的选用方面,除了必须遵循一般不锈钢的选用需要考虑的因素外,还需考虑双相不锈钢的特性规律。