1. 雙相不銹鋼的化學成分與相比例


   雙相不銹鋼按鉻的含量不同,可分成Cr18型、Cr21型和Cr25型三類,幾種常用的國內外雙相不銹鋼牌號和化學成分見表4-20。這三類雙相不銹鋼的相比例(體積分數,%)大致為:鐵素體相為40~60,奧氏體相為60~40。這個相比例為雙相不銹鋼的理想比例,對提高耐應力腐蝕能力極為有利。




2. 固溶處理的溫度對雙相不銹鋼相比例的影響


   雙相不銹鋼相比例一方面取決于鋼材的化學成分,同時也與鋼材供貨狀態的固溶處理溫度有關。同一牌號的雙相不銹鋼,其固溶處理溫度不同,所獲得相比例差異很大,它直接影響到鋼材的耐應力腐蝕性能。例如,雙相不銹鋼022Cr19Ni5Mo3Si2N鋼板,取其試樣分別在850、900、980、1100、1200及1250℃進行固溶處理,采用磁性法測量出不同溫度處理后的鐵素體含量,然后分別放在100℃質量分數為40%的CaCl2溶液中進行U形彎曲試樣的應力腐蝕對比試驗。試驗結果表明該鋼以980℃固溶處理的溫度為最佳。在此溫度下固溶處理后鐵素體的體積分數為57%,試驗時間超過5000h后才產生應力腐蝕;1250℃的固溶處理后的試樣,只經過10多個小時就發生了應力腐蝕,試樣鐵素體的體積分數高達97%。可見同一化學成分的同一牌號鋼材經過不同溫度的固溶處理,可獲得相比例差異極大的組織。鋼材中鐵素體含量過高,造成粗大鐵素體的數量多,鋼材耐應力腐蝕的能力將大大降低。



3. σ相及其不良影響


   雙相不銹鋼中的σ相是從鐵素體相中形成的。它使鋼變脆,降低了鋼的延展性和耐沖擊韌度,使鋼材加工過程易產生各種缺陷。不同的鋼材,形成σ相的溫度也有差異。隨著σ相數量的增加,鋼材耐蝕性將明顯下降。



4. 475℃脆性


   雙相不銹鋼是由奧氏體和鐵素體兩相組成的,其中鐵素體所占體積比例很大,鐵素體型不銹鋼所具有的特征在雙相不銹鋼中也能表現出來。475℃脆性同樣也發生在雙相不銹鋼的鐵素體相內。475℃脆性提高了鋼材硬度,但卻大大降低了其沖擊韌度值。有時為了使雙相不銹鋼兼有耐磨性時,也可利用475℃時效來達到提高其耐磨性的目的。除此,在使用雙相不銹鋼結構中應盡量避免在此溫度長期工作。當然可以通過重新固溶處理來消除475℃脆性。



5. 合金元素氮、碳對雙相不銹鋼耐應力


   在奧氏體相中碳和氮是強烈的奧氏體形成元素,它們對鋼的耐腐蝕是不利的,所以在雙相不銹鋼中要控制w(C)≤0.03%。而氮卻有獨特之處:在焊接接頭熱影響區快速冷卻時,氮能促進高溫下形成的鐵素體逆轉得到足夠的奧氏體數量,以維持必要的相平衡來提高焊接接頭耐蝕性,這是其他合金元素無法替代的,所以說利用和控制雙相不銹鋼中氮含量是一個極為重要的因素。含有φ(N)0.11%的雙相不銹鋼的應力腐蝕破裂敏感性指數為最小(見圖4-3);氮含量對022Cr19Ni5Mo3Si2N雙相鋼應力腐蝕破裂時間的影響規律如圖4-4所示,從圖中可以看到,氮的體積分數接近0.11%的雙相不銹鋼應力腐蝕破裂時間最長。當氮的體積分數為0.11%時,雙相不銹鋼中的奧氏體體積分數為71%(見圖4-5),而一般認為雙相不銹鋼耐應力腐蝕的奧氏體相最適宜的體積分數為50%~60%。


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   其他合金元素對鋼在不同介質中耐應力腐蝕能力的影響較為復雜,如鉬和銅對鋼在MgCl2溶液中抗應力腐蝕不利,而對其在高溫水中的耐應力腐蝕能力則有利;硅使鋼材在MgCl2、CaCl2溶液中有較好的耐應力腐蝕性能,而在高溫水中則不耐應力腐蝕。




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