雙相不銹鋼的應(yīng)用日益廣泛，為了幫助用戶更好地認(rèn)識(shí)、選擇、加工和應(yīng)用這類不銹鋼，本文將介紹了雙相不銹鋼的各種特性，并圍繞雙相不銹鋼應(yīng)用的難點(diǎn)之一加工和焊接，給出加工和焊接雙相不銹鋼的基本原則和實(shí)用信息。內(nèi)容包括：雙相不銹鋼的歷史、化學(xué)成分、冶金學(xué)、耐腐蝕性能、力學(xué)性能、物理性能、技術(shù)條件、質(zhì)量控制、切割、成形、焊接、應(yīng)用等。因內(nèi)容較多，將分若干次發(fā)布，歡迎關(guān)注！

雙相不銹鋼的化學(xué)成分

一般認(rèn)為，雙相不銹鋼中鐵素體相與奧氏體相的比例為30％～70%時(shí)，可以獲得良好的性能。但雙相不銹鋼常常被認(rèn)為是鐵素體和奧氏體大致各占一半，在目前的商品化生產(chǎn)中，為了獲得最佳的韌性和加工特性，傾向于奧氏體的比例稍大一些。主要的合金元素尤其是鉻、鉬、氮和鎳之間的相互作用是非常復(fù)雜的。為了獲得穩(wěn)定的有利于加工和制造的雙相組織，必須注意使每種元素有適當(dāng)?shù)暮俊?/p>

除了相平衡以外，有關(guān)雙相不銹鋼及其化學(xué)組成的第二個(gè)主要問(wèn)題是溫度升高時(shí)有害金屬間相的形成。σ相和χ相在高鉻、高鉬不銹鋼中形成，并優(yōu)先在鐵素體相內(nèi)析出。氮的添加大大延遲了這些相的形成。因此在固溶體中保持足夠量的氮非常重要。隨著雙相不銹鋼制造經(jīng)驗(yàn)的增加，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到控制較窄的成分范圍的重要性。2205雙相不銹鋼（UNS S31803，表1）最初設(shè)定的成分范圍過(guò)寬，經(jīng)驗(yàn)表明，為了得到最佳的耐腐蝕性能及避免金屬間相的形成，S31803的鉻、鉬和氮含量應(yīng)保持在含量范圍的中上限，由此引出了成分范圍較窄的改進(jìn)型2205雙相鋼UNS S32205（表1）。S32205的成分就是今天商品化的2205雙相不銹鋼的典型成分。在本文中，除非另有說(shuō)明，通常2205指的就是S32205。

表1 鍛軋和鑄造雙相不銹鋼的化學(xué)成分*（重量％）

合金元素的作用

以下簡(jiǎn)單介紹幾個(gè)最重要的合金元素對(duì)雙相不銹鋼的力學(xué)性能、物理性能和腐蝕特性的影響。

鉻：

鋼中鉻含量必須不低于10.5％才能形成穩(wěn)定的含鉻鈍化膜，保護(hù)鋼不受大氣腐蝕。不銹鋼的耐腐蝕性能隨鉻含量的增加而增加。鉻是鐵素體形成元素，鋼中加鉻可促使體心立方結(jié)構(gòu)的鐵素體形成。鋼中鉻含量較高時(shí)，需要加入更多的鎳才能形成奧氏體或雙相（鐵素體－奧氏體）組織。較高的鉻量也能促進(jìn)金屬間相的形成。奧氏體不銹鋼鉻含量至少為16％，雙相不銹鋼鉻含量至少為20％。鉻還能增加鋼在高溫下的抗氧化能力，鉻的這一作用很重要，它影響熱處理或焊接后氧化皮或回火色的形成和去除。雙相不銹鋼的酸洗和去除回火色要比奧氏體不銹鋼困難。

鉬：

鉬能提高不銹鋼耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的能力。當(dāng)不銹鋼中鉻含量至少為18％時(shí)，鉬在氯離子環(huán)境中耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的能力是鉻的三倍。鉬是鐵素體形成元素，同時(shí)也增大了不銹鋼形成金屬間相的傾向。因此，奧氏體不銹鋼的鉬含量通常小于約7.5％，雙相不銹鋼的鉬含量小于4％。

氮：

氮提高奧氏體和雙相不銹鋼的耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的能力，它還能顯著地提高鋼的強(qiáng)度。事實(shí)上它是最有效的固溶強(qiáng)化元素和低成本合金元素。含氮雙相不銹鋼韌性的改善得益于其較高的奧氏體含量和較少的金屬間相。氮沒(méi)有阻止金屬間相的析出，但可推遲金屬間相的形成，使得有足夠的時(shí)間進(jìn)行雙相不銹鋼的加工和制造。氮被添加到鉻和鉬含量高的高耐蝕性?shī)W氏體和雙相不銹鋼中，以抵消它們形成σ相的傾向。

氮是強(qiáng)奧氏體形成元素，在奧氏體不銹鋼中能代替部分鎳。氮可降低層錯(cuò)能并提高奧氏體的加工硬化率。

它還通過(guò)固溶強(qiáng)化提高了奧氏體的強(qiáng)度。雙相不銹鋼一般都添加氮并調(diào)整鎳含量以達(dá)到適當(dāng)?shù)南嗥胶?。鐵素體形成元素鉻和鉬與奧氏體形成元素鎳和氮相互平衡才能獲得雙相組織。

鎳：

鎳是穩(wěn)定奧氏體的元素，鎳促使不銹鋼的晶體結(jié)構(gòu)從體心立方結(jié)構(gòu)（鐵素體）轉(zhuǎn)化為面心立方結(jié)構(gòu)（奧氏體）。鐵素體不銹鋼含極少的鎳或不含鎳，雙相不銹鋼含鎳量為低至中等，如1.5%～7％，300系奧氏體不銹鋼至少含有6％的鎳（見(jiàn)圖1、2）。添加鎳延緩了奧氏體不銹鋼中有害金屬間相的形成，但是在雙相不銹鋼中鎳的延緩作用遠(yuǎn)不如氮有效。面心立方結(jié)構(gòu)使奧氏體不銹鋼具有極佳的韌性。雙相不銹鋼中有近一半是奧氏體組織，因此雙相鋼的韌性比鐵素體不銹鋼顯著提高。