双相不锈钢的简介

作者:管件 来源: 日期:2020/6/2 23:24:25 人气:5

双相不锈钢是一类由铁素体和奥氏体构成的不锈钢,其铁素体与奥氏体含量各占约50%,较少一相的含量最少不低于30%。由此,双相不锈钢结合了铁素体钢与奥氏体钢的优点,兼具良好的力学性能与耐腐蚀性能,被广泛应用于海洋油气的运输与煤化工等领域。随着能源开采需求的进一步扩大,双相不锈钢应用的环境愈发恶劣。如何使之在各种恶劣服役环境下保持良好的耐腐蚀性能,成为双相不锈钢发展的重要方向。

双相不锈钢是一类由铁素体和奥氏体构成的不锈钢,其铁素体与奥氏体含量各占约50%,较少一相的含量最少不低于30%,图1.1为较为典型的双相不锈钢组织结构。

由于双相不锈钢同时具有铁素体组织与奥氏体组织,因此双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的性能优点:双相不锈钢的韧脆转变温度低,无室温脆性,具有优良的韧塑性,其耐晶间腐蚀性能、耐氯化物腐蚀性能良好,导热系数高,具有优越的焊接性能。由于同时具备高韧性、高强度、优良的焊接性能和耐氯化物及应力腐蚀性能等优良性能特点,双相不锈钢成为与马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢并列的第四大类不锈钢。

20世纪30年代瑞典率先研究出双相不锈钢以来,双相不锈钢已经历了近90年的研究,至今已经发展了三代。第一代双相不锈钢的典型代表为美国40年代开发的329钢,这一不锈钢的CCrMo含量较高,具有良好的耐局部腐蚀性能,但其高碳含量属性促使其在焊接时沿晶界析出碳化物,导致韧性与耐蚀性降低。第一代双相不锈钢的另一典型代表为瑞典开发的Cr含量为18%的超低碳3Re60钢,其焊接性能良好,耐氯化物应力腐蚀应用广泛。但其焊接热影响区易出现单相铁素体组织,降低了该钢种的耐应力腐蚀与耐晶间腐蚀性能。第一代双相不锈钢性能良好,但焊接性能差,在焊接过程中易发生相变,降低其力学与耐腐蚀性能,使之难以广泛应用。

第二代双相不锈钢自20世纪70年代起出现在大众视野中。随着氩氧脱碳、真空氧脱碳等二次精炼技术以及连铸技术的出现与发展,超低碳钢逐步走向大量生产。与此同时氮元素被逐渐应用于双相不锈钢,其作用主要有二:一是氮元素可有效提高双相不锈钢的耐点蚀能力,二是其作为奥氏体稳定元素,促进焊接过程中奥氏体的形成,防止焊接区沿晶界析出碳化物或出现大量铁素体,影响其综合性能,大大提高了双相不锈钢的焊接性能。与第一代双相不锈钢相比,第二代双相不锈钢具有更良好的焊接性能、力学性能与耐腐蚀性能,使其能更广泛的应用于石油化工、造船等工业领域。

第三代双相不锈钢为20世纪80年代发展起来的超级双相不锈钢。其合金元素含量较高,含碳量很低。这一类双相不锈钢具有优良的耐点蚀性能,PREN(耐点蚀当量)值通常大于40,可在极度恶劣的工况环境中服役。