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什么是雙相不銹鋼及2205雙相不銹鋼急冷后金相組織中微裂紋產生機理的研究

什么是雙相不銹鋼及2205雙相不銹鋼急冷后金相組織中微裂紋產生機理的研究

雙相不銹鋼結合了奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的優點，具有比奧氏體不銹鋼更高的強度和更優良的耐應力腐蝕開裂性能和抗點蝕的能力、優良的抗晶間腐蝕能力，雙相不銹鋼以其自己的性能優勢正越來越多地用于化工、化學、石油和造紙等行業。

由于雙相不銹鋼在整個熱加工區間始終處于奧氏體(γ)加鐵素體(δ)兩相區的特點，導致其熱塑性較差，故研究重點和熱點集中于從奧氏體和鐵素體具有不同的變形行為方面來分析雙相不銹鋼較差的熱塑性，并尋找提高其熱塑性的方法。然而除了奧氏體和鐵素體兩相的變形行為不一樣外，它們的熱膨脹系數也是不同的，在進行較為劇烈的溫升和溫降時，具有不同熱膨脹系數的奧氏體和鐵素體在熱脹冷縮的行為和程度上的差別對軋件熱塑性勢必也存在較為重要的影響。目前很少見到雙相不銹鋼這方面的研究。

通過對2205雙相不銹鋼高溫淬火組織進行了金相觀察，分析了因奧氏體和鐵素體熱膨脹系數不同產生的熱失配應力對微裂紋的影響，并理論上計算得到了熱失配應力作用下微裂紋產生的臨界淬火溫降，為工業生產提供理論參考。

通過對高溫淬火組織中微裂紋的觀察和分析發現：在急冷過程中由于2205雙相不銹鋼組織中奧氏體和鐵素體熱膨脹系數不同導致的熱失配應力增加了實驗后試樣內殘余熱應力，較大的殘余熱應力在金相腐蝕過程中誘發了微裂紋；由于2205雙相不銹鋼的抗熱震性能較差，在制定熱軋工藝制度時應將高壓水除鱗工序對坯料表層應力狀態的改變考慮在內，以便有效地提高2205雙相不銹鋼的熱塑性。

雙相不銹鋼是在其固溶組織中鐵素體相與奧氏體相約各占一半，一般量少相的含量也需要達到30%。在含C較低的情況下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導熱系數高，具有超塑性等特點。與奧氏體不銹鋼相比，強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優良的耐孔蝕性能，也是一種節鎳不銹鋼。

雙相不銹鋼有以下性能特點：

（1）含鉬雙相不銹鋼在低應力下有良好的耐氯化物應力腐蝕性能。一般18-8型奧氏體不銹鋼在60°C以上中性氯化物溶液中容易發生應力腐蝕斷裂，在微量氯化物及硫化氫工業介質中用這類不銹鋼制造的熱交換器、蒸發器等設備都存在著產生應力腐蝕斷裂的傾向，而雙相不銹鋼卻有良好的抵抗能力。

（2）含鉬雙相不銹鋼有良好的耐孔蝕性能。在具有相同的孔蝕抗力當量值（PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%）時，雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼的臨界孔蝕電位相仿。雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼耐孔蝕性能與AISI316L相當。含25%Cr的，尤其是含氮的高鉻雙相不銹鋼的耐孔蝕和縫隙腐蝕性能超過了AISI316L。

（3）具有良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。在某些腐蝕介質的條件下，適用于制作泵、閥等動力設備。

（4）綜合力學性能好。有較高的強度和疲勞強度，屈服強度是18-8型奧氏體不銹鋼的2倍。固溶態的延伸率達到25%，韌性值AK（V型槽口）在100J以上。

（5）可焊性良好，熱裂傾向小，一般焊前不需預熱，焊后不需熱處理，可與18-8型奧氏體不銹鋼或碳鋼等異種焊接。雙相不銹鋼

（6）含低鉻（18%Cr）的雙相不銹鋼熱加工溫度范圍比18-8型奧氏體不銹鋼寬，抗力小，可不經過鍛造，直接軋制開坯生產鋼板。含高鉻（25%Cr）的雙相不銹鋼熱加工比奧氏體不銹鋼略顯困難，可以生產板、管和絲等產品。

（7）冷加工時比18-8型奧氏體不銹鋼加工硬化效應大，在管、板承受變形初期，需施加較大應力才能變形。

（8）與奧氏體不銹鋼相比，導熱系數大，線膨脹系數小，適合用作設備的襯里和生產復合板。也適合制作熱交換器的管芯，換熱效率比奧氏體不銹鋼高。

（9）仍有高鉻鐵素體不銹鋼的各種脆性傾向，不宜用在高于300°C的工作條件。雙相不銹鋼中含鉻量愈低，σ等脆性相的危害性也愈小。