什么是双相不锈钢及2205双相不锈钢急冷后金相组织中微裂纹产生机理的研究

什么是双相不锈钢及2205双相不锈钢急冷后金相组织中微裂纹产生机理的研究

双相不锈钢结合了奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点，具有比奥氏体不锈钢更高的强度和更优良的耐应力腐蚀开裂性能和抗点蚀的能力、优良的抗晶间腐蚀能力，双相不锈钢以其自己的性能优势正越来越多地用于化工、化学、石油和造纸等行业。

由于双相不锈钢在整个热加工区间始终处于奥氏体(γ)加铁素体(δ)两相区的特点，导致其热塑性较差，故研究重点和热点集中于从奥氏体和铁素体具有不同的变形行为方面来分析双相不锈钢较差的热塑性，并寻找提高其热塑性的方法。然而除了奥氏体和铁素体两相的变形行为不一样外，它们的热膨胀系数也是不同的，在进行较为剧烈的温升和温降时，具有不同热膨胀系数的奥氏体和铁素体在热胀冷缩的行为和程度上的差别对轧件热塑性势必也存在较为重要的影响。目前很少见到双相不锈钢这方面的研究。

通过对2205双相不锈钢高温淬火组织进行了金相观察，分析了因奥氏体和铁素体热膨胀系数不同产生的热失配应力对微裂纹的影响，并理论上计算得到了热失配应力作用下微裂纹产生的临界淬火温降，为工业生产提供理论参考。

通过对高温淬火组织中微裂纹的观察和分析发现：在急冷过程中由于2205双相不锈钢组织中奥氏体和铁素体热膨胀系数不同导致的热失配应力增加了实验后试样内残余热应力，较大的残余热应力在金相腐蚀过程中诱发了微裂纹；由于2205双相不锈钢的抗热震性能较差，在制定热轧工艺制度时应将高压水除鳞工序对坯料表层应力状态的改变考虑在内，以便有效地提高2205双相不锈钢的热塑性。

双相不锈钢是在其固溶组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半，一般量少相的含量也需要达到30%。在含C较低的情况下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。

双相不锈钢有以下性能特点：

（1）含钼双相不锈钢在低应力下有良好的耐氯化物应力腐蚀性能。一般18-8型奥氏体不锈钢在60°C以上中性氯化物溶液中容易发生应力腐蚀断裂，在微量氯化物及硫化氢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断裂的倾向，而双相不锈钢却有良好的抵抗能力。

（2）含钼双相不锈钢有良好的耐孔蚀性能。在具有相同的孔蚀抗力当量值（PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%）时，双相不锈钢与奥氏体不锈钢的临界孔蚀电位相仿。双相不锈钢与奥氏体不锈钢耐孔蚀性能与AISI316L相当。含25%Cr的，尤其是含氮的高铬双相不锈钢的耐孔蚀和缝隙腐蚀性能超过了AISI316L。

（3）具有良好的耐腐蚀疲劳和磨损腐蚀性能。在某些腐蚀介质的条件下，适用于制作泵、阀等动力设备。

（4）综合力学性能好。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。固溶态的延伸率达到25%，韧性值AK（V型槽口）在100J以上。

（5）可焊性良好，热裂倾向小，一般焊前不需预热，焊后不需热处理，可与18-8型奥氏体不锈钢或碳钢等异种焊接。双相不锈钢

（6）含低铬（18%Cr）的双相不锈钢热加工温度范围比18-8型奥氏体不锈钢宽，抗力小，可不经过锻造，直接轧制开坯生产钢板。含高铬（25%Cr）的双相不锈钢热加工比奥氏体不锈钢略显困难，可以生产板、管和丝等产品。

（7）冷加工时比18-8型奥氏体不锈钢加工硬化效应大，在管、板承受变形初期，需施加较大应力才能变形。

（8）与奥氏体不锈钢相比，导热系数大，线膨胀系数小，适合用作设备的衬里和生产复合板。也适合制作热交换器的管芯，换热效率比奥氏体不锈钢高。

（9）仍有高铬铁素体不锈钢的各种脆性倾向，不宜用在高于300°C的工作条件。双相不锈钢中含铬量愈低，σ等脆性相的危害性也愈小。