雙相不鏽鋼的應用日益廣泛，為了幫助用（yòng）戶更好地認識、選擇、加工（gōng）和應（yīng）用這類不鏽鋼，本文將介紹雙相不鏽鋼特（tè）性，並圍繞雙相不鏽鋼應用難點（diǎn）之一（yī）（加工和焊接），給出加工和焊接雙相不鏽鋼的基本原則和實用信息。
內容包括：雙相不鏽鋼的曆史、化學成分、冶金（jīn）學、耐腐蝕性能、力學性能、物理性能、技術條件、質量控（kòng）製（zhì）、切割、成形、焊接、應用等，午夜福利视频不鏽鋼知識（shí）版塊（kuài）將逐條闡（chǎn）述。
雙相不鏽（xiù）鋼特性概述
雙相不鏽（xiù）鋼（gāng）因為其金相顯微組織由鐵素體、奧氏體兩種（zhǒng）不鏽鋼（gāng）晶粒組成，所以被稱為 雙相。
下圖中，黃顏色的奧氏體相仿佛 “島嶼” 被藍色的鐵素體相海洋所包圍。當雙相不鏽鋼熔化後，它從（cóng）液態凝固時首先凝固成完全的鐵（tiě）素體結構，隨著材料冷卻到室溫，大約有一半的鐵素體晶粒轉變為奧氏體晶粒（“島嶼”）。其結（jié）果是，顯微組織中大約50%為奧氏體相，50%為鐵素體相。
雙（shuāng）相不（bú）鏽鋼具有奧氏體和鐵素體兩相顯微組織
雙相結構使得這類（lèi）不鏽鋼集許多優異特性於一身
高強（qiáng）度（dù）
雙（shuāng）相不（bú）鏽鋼的強度大約是常規奧氏體（tǐ）不（bú）鏽鋼或鐵素體不鏽鋼強度的（de）2倍。因此設計師在某些應用中就可（kě）減（jiǎn）薄壁厚。下圖比較了室溫到300℃的溫度區間幾種雙相不鏽鋼與316L奧氏體不鏽鋼的屈服強度。
良（liáng）好的韌性和延展性
盡管雙相不鏽（xiù）鋼強度高，但它們表現出良好的塑性和韌性。雙（shuāng）相不鏽鋼的韌性和（hé）延展（zhǎn）性明（míng）顯優於鐵素（sù）體不鏽鋼（gāng）和碳鋼，即使在很低的溫度如（rú）－40℃/F下仍保持（chí）良（liáng）好的韌性。但還達不到奧（ào）氏體不鏽鋼的（de）優異程度。
ASTM 和EN標準規定的雙相不鏽鋼***低力學性能限值
優異的耐腐蝕性
不鏽鋼的耐腐蝕（shí）性主要取決於其化學（xué）成分。在（zài）大多數應用環境中，雙相不鏽鋼都顯示出較（jiào）高的耐蝕（shí）性能，這是由於它們鉻含量高（gāo），在（zài）氧化性酸中（zhōng）很有利，並且含有足夠量的鉬和鎳，能耐中等（děng）還原性酸介質的腐蝕（shí）。
對（duì）於耐氯離（lí）子點蝕和縫隙腐蝕的能力而言，不鏽鋼的鉻、鉬和氮含量是***重要的。雙相不鏽鋼相對較高的鉻、鉬和（hé）氮含量（liàng）使（shǐ）它們（men）具有很好的耐氯化物點蝕和縫隙腐蝕（shí）性能（néng）。雙相不（bú）鏽鋼有一係（xì）列不同的耐腐蝕（shí）性能（néng），既有相當於316不鏽鋼耐蝕性的牌號，如經濟型雙相（xiàng）不鏽鋼2101©，也有相當於6%鉬不鏽鋼（gāng）耐蝕性的牌號，如SAF 2507©。
雙相（xiàng）不（bú）鏽鋼具（jù）有非常好的耐應力腐蝕開（kāi）裂（SCC）性能，這個特性是從鐵素體這一方“繼承”來的。所有雙相不（bú）鏽鋼耐氯化物應力腐蝕開裂的能力均明（míng）顯優於300係奧氏體不鏽鋼。而標準的奧氏體不鏽鋼牌號如304和316，在有氯（lǜ）離（lí）子（zǐ）、潮濕空氣和溫度升高的條件下，可能會發生應力腐（fǔ）蝕開裂。因此，在（zài）有較大應力腐蝕風險的（de）化工行業許多應（yīng）用，常常采用雙相不鏽鋼來代替奧氏體不鏽鋼的（de）使用。
物理性能
介於奧氏體不鏽鋼和鐵素體不鏽鋼（gāng）之間，但更接近於鐵素體不鏽鋼和碳鋼。
成本優勢
與具（jù）有相同耐腐蝕性的奧氏體不鏽（xiù）鋼牌號相比，雙相不（bú）鏽鋼中鎳、鉬含量較低。因為合金元（yuán）素（sù）含量低，雙相不鏽鋼在價格上可能有優（yōu）勢，尤（yóu）其是在合金附加費較高時。此外，由於（yú）雙相不鏽鋼較（jiào）高的屈服強度（dù），其斷麵尺寸常常可減薄。與采用奧（ào）氏（shì）體不鏽鋼的方案相比，采用雙（shuāng）相不鏽（xiù）鋼可顯著地降低（dī）成本，減輕重量。
瑞典斯德哥爾摩的雙相（xiàng）不鏽鋼橋 ©Outokumpu
雙相不鏽鋼的發展曆（lì）史
雙相不鏽鋼已有80多年的曆史。早期的（de）牌號是鉻、鎳和鉬的合金。1930年在瑞典生產（chǎn）出第一批鍛軋雙相不鏽鋼（gāng）並用於亞硫酸鹽造紙工業，開（kāi）發這些牌號是為了減少早期高碳奧（ào）氏體不鏽鋼的晶間腐蝕問題。1930年芬蘭生產出雙相不鏽鋼鑄件。1936年Uranus 50 的（de）前身（shēn）在法（fǎ）國（guó）獲得專利。二戰後，AISI 329型不鏽鋼成為公認的鋼種並廣（guǎng）泛用於硝酸裝置的熱交換器管道。3RE60是第一代專為提（tí）高耐氯化物應力腐蝕斷裂（SCC）性能而研製的（de）雙相不（bú）鏽鋼牌號之一。後來，鍛軋和鑄造雙相不鏽鋼牌號均用（yòng）於各種加工工業的應用，包括容器、熱交換（huàn）器（qì）和（hé）泵。
第一代雙相不鏽鋼有良好的性能表現，但在焊接狀態下有局限性。焊縫的熱影響區（HAZ）由於鐵素體過多而韌性低（dī），並且耐腐蝕性能明顯低於母材。這些局限性使第一代雙相不鏽鋼的應用，僅限於（yú）非焊（hàn）接狀態下的一些特定應用（yòng）。1968年不鏽鋼精煉工藝，即氬氧脫碳（tàn）(AOD)的發明，使一係列新不鏽（xiù）鋼鋼種的產生（shēng）成為可能。AOD所帶來的諸多（duō）進步之一便是合金元素氮（dàn）的刻意添加。雙相不鏽鋼添加氮可以使焊（hàn）接狀態下HAZ的韌性和耐蝕（shí）性（xìng）接近於母材的性能。隨著奧（ào）氏體穩定性的（de）提高，氮還降低了有（yǒu）害金屬間相的形成速率。
含氮的雙相不鏽鋼被稱為第二（èr）代雙相不鏽鋼。這一新的商品化進展始於70年（nián）代後期，正好與北海海上油氣（qì）田的開（kāi）發及市場對具有優異耐氯離（lí）子腐蝕性能、良好的製造加工性和高強度的不鏽鋼需求相（xiàng）吻合。2205成為第二代雙相不（bú）鏽鋼的主要牌號並廣泛（fàn）用於海（hǎi）上石（shí）油平台集氣管線和處理設施（shī）。由於這種鋼的強（qiáng）度高，因此壁厚可減薄，可以減輕平台的重量，使（shǐ）這種不鏽鋼的應用有很大（dà）的吸引（yǐn）力。
雙相不鏽鋼可按照耐腐蝕性能排序（xù），耐腐蝕性（xìng）能取決於它們的合金成分。雙相不（bú）鏽鋼一直在不斷（duàn）發展（zhǎn），現代雙相不鏽鋼可分為5類：
1. 不（bú）添加（jiā）鉬的經濟（jì）型雙相不（bú）鏽鋼如2304；
2. 標準雙相不鏽鋼如2205，是主（zhǔ）要的鋼種，占雙相不鏽鋼用量的80%以（yǐ）上；
3. 25Cr雙相不鏽鋼如合金255，PREN*（耐點蝕當量數（shù））值小於（yú）40；
4. 超級雙相（xiàng）不鏽鋼（PREN值40～45）， 含25％～26%Cr，與含25%Cr雙相不鏽鋼如2507相比，鉬和氮的含量增加（jiā）；
5. 特超級雙相不鏽鋼，PREN值超過45的高合金化雙相不鏽鋼
* PREN = %Cr+3.3(%Mo+0.5%W) +16%N
表1 給出了鍛軋雙相不鏽鋼和鑄造雙相不鏽鋼的化學成分，為便於比較，第一代雙相不鏽鋼和常用奧氏體不鏽鋼也包括在其中。
表1 鍛軋和鑄造雙相不鏽鋼的（de）化學成分*（重量％）
* zui大值，除非指明範圍或說明是zui小值。- 標準中未指明。
** 這一種鋼zui初沒（méi）有（yǒu）添（tiān）加氮，被認為是未加氮（dàn）的第一代雙相不鏽鋼。（來源：國（guó）際鉬協會）
國際（jì）鉬協會：是（shì）一個以科學為（wéi）宗旨的非贏利性行業協會，成立於1989年（nián）。目前，其會（huì）員（yuán）代表著全球85%以上的鉬礦（kuàng）山產量和（hé）幾乎全部的冶煉能力。國際鉬協會具有前瞻性的市場開發項（xiàng）目，旨（zhǐ）在提高人們對鉬的（de）認知，促進鉬及含鉬材料的應用。通過舉辦專題講座和（hé）培訓，提供技術谘詢、出版技術手冊、案（àn）例研究、行業簡報（bào）和統計數據以及網站和微信公眾號等途徑，向製造商（shāng）、工程師、設計師、材料決策者和廣（guǎng）大公眾介紹含（hán）鉬材（cái）料的（de）特（tè）性及（jí）適用性，宣傳鉬對於可持續發展的積極作用。我們資助科（kē）研項目，發現和（hé）開發新的應（yīng）用領域或擴大現有的終端（duān）應用。我們還協（xié）調（diào）業內各（gè）方應對法規並（bìng）利用（yòng）嚴謹的（de）科學依據促進法規的合理（lǐ）化。
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