所謂雙相不銹鋼是在其固淬組織中鐵素體相與奧氏體相各占一半,一般少相的含量也需要達(dá)到30%。
由于兩相組織的特點(diǎn),通過(guò)正確控制化學(xué)成分和熱處理工藝,使DSS(Duplex Stainless Steel,簡(jiǎn)稱(chēng)DSS),兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)。
與奧氏體不銹鋼相比,雙相不銹鋼的優(yōu)勢(shì)如下:
⑴屈服強(qiáng)度比普通奧氏體不銹鋼高一倍多,且具有成型需要的足夠的塑韌性。采用雙相不銹鋼制造儲(chǔ)罐或壓力容器的壁厚要比常用的奧氏體減少30-50%,有利于降低成本。
⑵具有優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕破裂的能力,即使是含合金量 的雙相不銹鋼也有比奧氏體不銹鋼更高的耐應(yīng)力腐蝕破裂的能力,尤其在含氯離子的環(huán)境中。應(yīng)力腐蝕是普通奧氏體不銹鋼難以解決的突出問(wèn)題。
⑶在許多介質(zhì)中應(yīng)用普遍的2205雙相不銹鋼的耐腐蝕性?xún)?yōu)于普通的316L奧氏體不銹鋼,而超級(jí)雙相不銹鋼具有極高的耐腐蝕性,在一些介質(zhì)中,如醋酸,甲酸等甚至可以取代高合金奧氏體不銹鋼,乃至耐蝕合金。
⑷具有良好的耐局部腐蝕性能,與合金含量相當(dāng)?shù)膴W氏體不銹鋼相比,它的耐磨損腐蝕和疲勞腐蝕性能都優(yōu)于奧氏體不銹鋼。
⑸比奧氏體不銹鋼的線膨脹系數(shù)低,和碳鋼接近,適合與碳鋼連接,具有重要的工程意義,如生產(chǎn)復(fù)合板或襯里等。
⑹不論在動(dòng)載或靜載條件下,比奧氏體不銹鋼具有更高的能量吸收能力,這對(duì)結(jié)構(gòu)件應(yīng)付突發(fā)事故如沖撞,爆炸等,雙相不銹鋼優(yōu)勢(shì)明顯,有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
與奧氏體不銹鋼相比,雙相不銹鋼的弱勢(shì)如下:
⑴應(yīng)用的普遍性與多面性不如奧氏體不銹鋼,例如其使用溫度必須控制在250攝氏度以下。
⑵其塑韌性較奧氏體不銹鋼低,冷,熱加工工藝和成型性能不如奧氏體不銹鋼。
⑶存在中溫脆性區(qū),需要嚴(yán)格控制熱處理和焊接的工藝制度,以避免有害相的出現(xiàn),損害性能。
與鐵素體不銹鋼相比,雙相不銹鋼的優(yōu)勢(shì)如下:
⑴綜合力學(xué)性能比鐵素體不銹鋼好,尤其是塑韌性,不象鐵素體不銹鋼那樣對(duì)脆性敏感。
⑵除耐應(yīng)力腐蝕性能外,其他耐局部腐蝕性能都優(yōu)于鐵素體不銹鋼。
⑶冷加工工藝性能和冷成型性能遠(yuǎn)優(yōu)于鐵素體不銹鋼。
⑷焊接性能也遠(yuǎn)優(yōu)于鐵素體不銹鋼,一般焊前不需預(yù)熱,焊后不需熱處理。
⑸應(yīng)用范圍較鐵素體不銹鋼寬。與鐵素體不銹鋼相比,雙相不銹鋼的弱勢(shì)如下:合金元素含量高,價(jià)格相對(duì)高,一般鐵素體不含鎳。
綜上所述,可以概括地看出DSS的使用性能和工藝性能的樣貌,它以其優(yōu)越的力學(xué)與耐腐蝕綜合性能贏得了使用者的青睞,已成為既節(jié)省重量又節(jié)省投資的優(yōu)良的耐蝕工程材料。
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GH99 эп693 高合金化的鎳基時(shí)效合金,有較高的熱強(qiáng)性,900℃以下可以長(zhǎng)期使用,工作溫度可達(dá)1000℃,合金的組織,具有滿(mǎn)意的冷熱加工成型和焊接工藝性能。
GH105 Nimonic105 可制造發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫渦輪葉片,對(duì)振動(dòng)、燃?xì)飧g、應(yīng)力扭曲、彎曲等復(fù)雜應(yīng)力的耐受能力好。
GH128 合金具有高的塑性,較高的持久蠕變強(qiáng)度以及良好的抗氧化性和沖壓、焊接性能。其綜合性能優(yōu)越,可在950℃以下長(zhǎng)期使用。
GH141 Rene41 合金在650~900范圍內(nèi),具有高的拉伸和持久蠕變強(qiáng)度和良好的抗氧化性能,
GH145 InconelX-750 合金在980℃以下具有良好的強(qiáng)度,良好的抗腐蝕和抗氧化性能,而且也有的低溫性能,成型性能也好,主要用作和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)部件。
GH163 C263 合金在800℃以下使用時(shí)具有較高的屈服強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度,良好的冷熱疲勞性能,應(yīng)變時(shí)效裂紋傾向性小。合金的塑性及冷熱加工成型性能、焊接性能好,在540~870溫度范圍內(nèi)有極好的強(qiáng)度。用于發(fā)動(dòng)機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)的筒、安裝邊及其他承力部件。
GH182 Hastelloy 合金在650~1040溫度范圍內(nèi)具有好的高溫性,好的韌性和耐蝕性,其基本耐蝕性能與NS334相同
GH199 эп199 該合金具有較高的高溫強(qiáng)度,優(yōu)良的抗氧化性能和一定的可焊性能,可在950℃下長(zhǎng)期使用。
GH202 эп202 合金具有較高的強(qiáng)度和塑性,滿(mǎn)意的成型性能和焊接性能,以及良好的耐腐蝕抗氧化性能,合金在-253~850℃范圍內(nèi)組織性能,是深冷和高溫條件使用的多用途合金。
GH220 эп220 高合金化、高性能的鎳基難變形合金
超級(jí)馬氏體不銹鋼
顯組織
超級(jí)馬氏體不銹鋼典型的基體金屬顯組織為回火馬氏體。這種低碳回火馬氏體組織具有很高的強(qiáng)度和韌性。根據(jù)含鎳量的不同、熱處理?xiàng)l件的差異,一些牌號(hào)的超級(jí)馬氏體不銹鋼基體顯組織中可能會(huì)出現(xiàn)10%~40%的細(xì)小彌散狀殘留奧氏體。對(duì)于含鉻16%等級(jí)的超級(jí)馬氏體不銹鋼,顯組織中可能出現(xiàn)少量的δ鐵素體。為了獲得理想的細(xì)晶?;鼗瘃R氏體,在鋼板交貨之前一般都經(jīng)過(guò)淬火加回火處理。
機(jī)械性能
超級(jí)馬氏體不銹鋼不僅具有較好的耐腐蝕性、可焊接性,而且具有強(qiáng)度高和低溫韌性好的特點(diǎn)。典型的機(jī)械性如下:
延伸率大于12%
焊接性能
馬氏體不銹鋼含鉻13%,由于鐵素體晶粒在焊接過(guò)程中粗化和硬化,而使其可焊性很差。以往,這類(lèi)不銹鋼的用途嚴(yán)格限制于非焊接零件的安裝。經(jīng)過(guò)冶煉工藝的不斷改進(jìn),降低了馬氏體不銹鋼中的碳、氮、硫含量,又增加了一定量的鎳( 含量達(dá)6.5%)和鉬( 含量2.5%),從而開(kāi)發(fā)出了超級(jí)馬氏體不銹鋼。這種材料在加工制造過(guò)程中又采取了特殊的工藝措施,使得新的超級(jí)馬氏體不銹鋼的焊接性能大大超過(guò)了傳統(tǒng)的馬氏體不銹鋼。
超級(jí)馬氏體不銹鋼的焊接可以采用人們熟悉的焊接工藝,諸如氣體保護(hù)金屬極電弧焊(GMAW或SMAW),氣體保護(hù)鎢電弧焊(GTAW)。埋弧焊(SAW)和勵(lì)磁線圈電弧焊(FAW)。對(duì)于環(huán)縫焊接可以使用GTSW、GMAW和SAW,直縫焊大多數(shù)使用SAW。但是,激光焊和電子束焊也非常有吸引力。激光焊對(duì)生產(chǎn)直縫焊管是一種經(jīng)濟(jì)的焊接方法。由于冷卻速度快,在焊縫中可以獲得全馬氏體顯組織,從而得到很好的韌性和滿(mǎn)意的耐蝕性。
耐蝕性能
超級(jí)馬氏體不銹鋼由于含碳量低,相當(dāng)于提高了基體金屬中含鉻量的比例,所以耐腐蝕性好。
對(duì)于弱酸性腐蝕環(huán)境,超馬氏體不銹鋼有取代其它耐蝕合金的趨勢(shì)。但是,在高溫和有二氧化碳存在的腐蝕條件下,會(huì)產(chǎn)生一般腐蝕和局部腐蝕,在二氧化碳和硫化氫同時(shí)存在的腐蝕條件下,必須考慮在室溫下產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕裂紋和在高溫下產(chǎn)生的局部腐蝕和一般腐蝕。根據(jù)腐蝕條件的不同(如CO2或CO2+H2S),開(kāi)發(fā)了不同牌號(hào)的超馬氏體不銹鋼(含鉬或不含鉬)。這種超13Cr不銹鋼已成功地應(yīng)用于北海地區(qū)的Gullfaks油田和Asgard油田。