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雙相不銹鋼:特性,標準和應用 EN1.4462
發布者:隆繼集團(Longji Group)發布時間:2021-04-24 16:19

雙相不銹鋼:特性,標準和應用EN1.4462

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EN1.4462雙相不銹鋼幾乎相等地具有鐵素體和奧氏體兩相的組合。這使他們受益于奧氏體和鐵素體不銹鋼的優勢,從而提高了強度,改善了可焊性,提高了韌性并具有抗多種腐蝕的能力。在商業上,由于它們的鎳含量較低,它們也比奧氏體不銹鋼便宜。 

雙相不銹鋼于1930年在瑞典開發,但由于其生產過程非常復雜,直到1970年代才開始商業化生產。隨著煉鋼技術的顯著進步使其更易于生產,近代鋼鐵重新出現。但是,它們仍然是不銹鋼利用率相對較低的組,由于其應用的局限性,全世界的使用率僅為1-3%。

在本文中,您將了解:

  • 雙相不銹鋼的性能
  • 雙相不銹鋼牌號和標準
  • 雙相不銹鋼的應用
  • 雙相不銹鋼的未來趨勢

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圖1.橋梁施工中使用的雙相不銹鋼。

雙相不銹鋼的性能

雙相不銹鋼的微觀結構具有約50%鐵素體(體心立方結構)和50%奧氏體(面心立方結構)的晶體學結構。這兩種相以穩定混合物的形式共存,這與兩相合金不同,在兩相合金中,兩相之一顯示為沉淀。雙相不銹鋼中的合金元素要么是鐵素體劑(例如鉻,硅,鉬),要么是奧氏體劑(例如碳,鎳,氮),這意味著它們分別有利于鐵素體相和奧氏體相的形成。

在高溫下,雙相鋼中相對不穩定的鐵素體相轉變為不良的α'(α素)相,這會導致其機械性能(例如強度和韌性)以及耐蝕性下降。這種現象稱為脆化[1]。在該脆化時會發生最壞的溫度是在475 ö ℃; 但是,α主相的產生可能會在低至300 C的溫度下開始發生,這限制了雙相鋼的最高使用溫度。

典型的雙相不銹鋼具有比典型的馬氏體,奧氏體和鐵素體等級更高的屈服強度。但是,由于金屬間相的析出開始于300 C以上,并且當它們接近低溫時開始出現脆性,因此它們的工作溫度范圍很窄[2]。下表列出了某些常見等級的雙相不銹鋼的選定性能。 

表1.選定的熱處理雙相鋼牌號的性能(所有值均在20°C下獲得)。

 

ASTM A789等級S32520熱處理

ASTM A790等級S31803熱處理

ASTM A790等級S32304熱處理

熱處理的ASTM A815級S32550

ASTM A815 S32205熱處理級

彈性模量

200 GPa 

200 GPa 

200 GPa 

200 GPa 

200 GPa 

伸長

25% 

25% 

25% 

15% 

20% 

抗拉強度

770兆帕 

620兆帕 

600兆帕 

800兆帕 

655兆帕 

硬度,布氏

310

290

290

302

290

屈服強度

550兆帕 

450兆帕 

400兆帕 

550兆帕 

450兆帕 

熱膨脹系數

1E-5 1 / K 

1E-5 1 / K 

1E-5 1 / K 

1E-5 1 / K 

1E-5 1 / K 

比熱容

440-502 J /(kg·K) 

440-502 J /(kg·K) 

440-502 J /(kg·K) 

440-502 J /(kg·K) 

440-502 J /(kg·K) 

導熱系數

13-30 W /(m·K) 

13-30 W /(m·K) 

13-30 W /(m·K) 

13-30 W /(m·K) 

13-30 W /(m·K) 

雙相不銹鋼牌號和標準

在雙相不銹鋼發展的早期,只有幾個等級,其中最受歡迎的是雙相不銹鋼UNS S31803。此后,開始開發新等級,并且由最終應用確定,可以將其分為兩種主要類型:

  • 超雙相和超雙相不銹鋼,被創建用于在腐蝕性極強的環境中運行,但對強度的關注較少
  • 精益和標準雙相不銹鋼更加注重強度的提高,將被用于輕度腐蝕的環境,例如結構應用。

現在,通過基于雙相不銹鋼成分的公式計算出的耐點蝕當量數(PREN)來識別這些類別。

PREN=%Cr+3.3×%Mo+16×%N

下表顯示了四個子組。 

表2.雙相不銹鋼子組[3]

類型

成績示例

作品

REN

鉻%

你%

鉬%

N%

瘦且健康的

S31500,S32304,S32404

20-24

1-5

0.1-0.3

0.1-0.22

24-25

標準

S31803,S32205

21-23

4.5-6

2.5-3.5

0.1-0.22

33-35

雙工

S32520,S32550,S32750

24-29

4.5-8

2.7-4.5

0.1-0.35

> 40

超雙工

S32707,S33207

27

6.5

5

0.4

49

雙相不銹鋼的應用

由于雙相不銹鋼的局限性,例如可加工性和可加工性差,除了與鐵素體,奧氏體和馬氏體不銹鋼相比,它們的冶金生產工藝非常復雜之外,雙相不銹鋼還主要用于特殊場合。

雙相不銹鋼的應用考慮了它們的局限性和優勢,但是主要應用需要耐腐蝕性,例如耐點蝕和縫隙腐蝕,耐應力腐蝕,疲勞腐蝕,磨損腐蝕或對酸性或苛性腐蝕性環境的抵抗力。下面概述了一些常見的工業應用[4]。

紙品生產

與奧氏體和鐵素體不銹鋼相比,雙相不銹鋼更適合用于在造紙過程中制造包含漂白劑和其他腐蝕性液體的容器。

海水淡化

海水脫鹽是一種在耐高溫材料中進行高強度測試的堅固工藝,該工藝在高溫環境中會產生高度腐蝕性的氯。雙相不銹鋼已成為制造蒸發器的首選材料。由于雙相不銹鋼具有更高的強度和耐腐蝕性,它們也可以制成更薄的橫截面。

油和氣

PRE值大于40的雙相不銹鋼的發展使制造零件,例如泵,管道和歧管等成為可能,這些零件對點蝕和縫隙腐蝕具有很高的抵抗力,這在石油和天然氣工業中至關重要。

建造

雙相不銹鋼用于承重構件的構造,該承重構件也需要耐腐蝕性。典型的應用包括在海水上建造橋梁或靠近海洋的結構。

餐飲儲存

精煉雙相鋼由于其相對較低的成本,同時又保持了優異的耐腐蝕性和強度,因此在加工過程中的食品和飲料的商業存儲中顯示出廣闊的前景。

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圖2.由于高度的耐蝕性,低海拔的海橋通常由雙相不銹鋼制成。

雙相不銹鋼的未來趨勢

迄今為止,仍在開發新等級的雙相不銹鋼。這項工作的主要驅動力是進一步提高抗點蝕性,這主要是通過增加關鍵合金元素(例如鉻,鉬和氮)來實現的。這些增加的合金元素的優點還具有缺點,主要是鐵素體相的不穩定,導致不希望的沉淀。挑戰在于在主要由增加的抗點蝕性導致的理想性能之間取得平衡,同時限制諸如Cr 2的不良金屬間相的產生N通過非常精確的熱處理。已開發出PRE值幾乎為50的27F-7Ni-5Mo-0.4N SAF 2707 HD雙相鋼,總體上對雙相鋼的未來很有希望[5]。

雙相不銹鋼是受益于奧氏體不銹鋼鐵素體不銹鋼的特性的材料,因為它們由大約50%的奧氏體和50%的鐵素體制成。

應用領域

EN1.4462應用領域
海上
石油和天然氣行業
機械系統
電子產品
建造
造船與海事結構
離岸建設
食品工業
化學工業
活力
發電站
電站配件
石油天然氣工業設備
一般用于石油和天然氣工業的設備
流體系統
液體儲存
集裝箱和坦克
壓力容器
水力能源
造紙業
造紙工藝
船只
化工設備
化工行業的其他設備
造紙工業設備
建筑結構

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