奧氏體+鐵素體（雙相）不銹鋼性能特點及用途

  雙相不銹鋼（Duplex Stainless Steel，DSS），指鐵素體與奧氏體各約占50％，一般較少相的含量最少也需要達到30％的不銹鋼。雙相不銹鋼從20世紀40年代在美國誕生以來，已經發展到第三代。它的主要特點是：屈服強度可達400～550MPa，是普通不銹鋼的2倍，因此可以節約用材，降低設備制造成本。在抗腐蝕方面，特別是介質環境比較惡劣（如海水，氯離子含量較高）的條件下，雙相不銹鋼的抗點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕及腐蝕疲勞性能明顯優于普通的奧氏體不銹鋼，可以與高合金奧氏體不銹鋼媲美。

  雙相不銹鋼在C含量較低的情況下，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℃脆性以及熱導率高，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。

  奧氏體＋鐵素體（雙相）不銹鋼是指基體兼有奧氏體和鐵素體兩相組織并兼備兩者的特征，一般它比奧氏體系列不銹鋼強度高，耐腐蝕性能也更優越。但是由于高溫而脆化，所以一般要求在大約300℃以下用。在常溫下顯示出磁性，可通過冷加工使其強化的不銹鋼。

  成分中高Cr高N，常溫下具有奧氏體和鐵素體混合相，代表鋼種是 022Cr23Ni4MoCuN（2304）、022Cr23Ni5Mo3N（2205）、022Cr25Ni7Mo4N(2507)。

  主要特點是：在高溫下基本為鐵素體組織，在冷卻至室溫時具有30％～50％鐵素體＋奧氏體雙相組織。屈服強度高、超強的耐點蝕、耐應力腐蝕能力，易于成形和焊接。

  由于雙相不銹鋼具有兩相組織的特點，通過正確控制化學成分和熱處理工藝，使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優點。它將奧氏體不銹鋼所具有的優良韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的較高強度和耐氯化物應力腐蝕性能結合在一起，正是這些優越的性能使雙相不銹鋼作為可焊接的結構材料而迅速發展，20世紀80年代以來，雙相不銹鋼已成為和馬氏體型、奧氏體型和鐵素體型不銹鋼并列的一個鋼類。

 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℃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]+3.3[Mo]+16[N]）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，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AISI 316L。

  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形槽口）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。

  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，熱導率大，線膨脹系數小，適合用做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℃的工作條件。雙相不銹鋼中鉻含量愈低，σ等脆性相的危害性也愈小。

 雙相不銹鋼具有良好的焊接性能，與鐵素體不銹鋼及奧氏體不銹鋼相比，它既不像鐵素體不銹鋼的焊接熱影響區，由于晶粒嚴重粗化而使塑韌性大幅降低；也不像奧氏體不銹鋼那樣，對焊接熱裂紋比較敏感。

 雙相不銹鋼由于其特殊的優點，廣泛應用于石油化工設備、海水與廢水處理設備、輸油輸氣管線、造紙機械等工業領域，近年來也被研究用于橋梁承重結構領域，具有很好的發展前景。

 我國標準GB/T 20878-2007《不銹鋼和耐熱鋼 牌號及化學成分》中加入了許多雙相不銹鋼牌號。如 14Cr18Ni11Si4AlTi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。更多的牌號詳見標準。

 另外，著名的2205 雙相不銹鋼相當于我國的022Cr23Ni5Mo3N。

  雙相不銹鋼可用于煉油、化肥、造紙、石油、化工等領域中耐海水、耐高溫、耐濃硝酸等的熱交換器和冷淋器及器件。

 雙相不銹鋼（DSS）的主要代表牌號一般可分為四類：低合金型，代表牌號022Cr23Ni4MoCuN（2304）；中合金型，代表牌號022Cr23Ni5Mo3N（2205）；高合金型，代表牌號03Cr25Ni6Mo3Cu2N（225）；超級雙相不銹鋼型，標準牌號022Cr25Ni7Mo4N(2507)。

  低合金型 022Cr23Ni4MoCuN（2304）不含鉬，在耐應力腐蝕方面可代替06Cr19Ni10（304）或06Cr17Ni12Mo2（316）使用。

  中合金型 022Cr23Ni5Mo3N（2204）的耐蝕性能介于022Cr17Ni12Mo2（316L）和6％Mo＋N奧氏體不銹鋼之間。

  高合金型一般含25％Cr，還含有鉬和氮，有的還含銅和鎢，這類鋼的耐蝕性能高于22％Cr的雙相不銹鋼。

 超級雙相不銹鋼型為含高鉬和氮，有的也含鎢和銅，也適用于苛刻的介質條件，具有良好的耐腐蝕與力學綜合性能，可與超級奧氏體不銹鋼相媲美。