雙（shuāng）相不鏽鋼的應用日益廣泛（fàn），為了幫助用戶更好地認識、選擇、加工和應用這類不鏽鋼，本文將介紹雙相不鏽鋼特性，並圍繞雙相不鏽鋼應用（yòng）難點之一（加工（gōng）和焊接），給出加工和焊（hàn）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、冶金學、耐腐（fǔ）蝕性（xìng）能、力學性能、物理性能、技術條件、質量（liàng）控製（zhì）、切割、成形、焊接、應用等，力（lì）順不鏽鋼知識版（bǎn）塊將逐條（tiáo）闡述。
雙相不鏽鋼特性概述
雙相不鏽鋼因為其金（jīn）相顯微組織由（yóu）鐵素體、奧氏體兩種不鏽鋼晶粒組成，所（suǒ）以被稱為 雙（shuāng）相。
下圖中，黃顏色的奧（ào）氏體相仿佛 “島嶼” 被藍色的鐵素（sù）體相海洋所包圍。當雙相（xiàng）不鏽鋼熔化後，它從液態（tài）凝固時首（shǒu）先凝（níng）固成完全的鐵素體結構，隨（suí）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”）。其結果是，顯微組織中大約50%為奧氏體相，50%為鐵素體相。
雙相不鏽鋼（gāng）具有奧氏體和鐵素體兩相顯微組織
雙相結構使得這類不鏽鋼集許多優異特性於一身
高強度
雙（shuāng）相不鏽鋼的強度大約是常規奧氏體不鏽鋼或鐵素體不鏽鋼強度的2倍。因此設計（jì）師在某些應用中（zhōng）就可減薄壁厚。下圖比（bǐ）較了室溫到300℃的溫度區間（jiān）幾種雙相不鏽鋼與316L奧氏體不鏽（xiù）鋼的屈服強度。
良好的（de）韌（rèn）性（xìng）和延展（zhǎn）性
盡管雙相不鏽（xiù）鋼強度高，但它們表現出良好（hǎo）的塑性和韌性。雙相不鏽鋼的韌性和延展（zhǎn）性明顯優於鐵素體不鏽鋼和碳鋼，即（jí）使在很低的溫度如－40℃/F下仍保持良好的韌性。但還達不到（dào）奧氏體不鏽（xiù）鋼的優異程度。
ASTM 和EN標準規定的雙相不鏽鋼***低力學性能限值
優異的耐（nài）腐蝕性
不鏽鋼的耐腐蝕性主要取決於其化學成分。在大多數應用環境中，雙相不鏽鋼都顯示（shì）出較高的耐蝕性能，這是由於它們鉻含量高，在氧化性酸中很有利，並且含有（yǒu）足夠量的鉬和鎳，能耐中等（děng）還原性（xìng）酸介質的腐蝕。
對於耐氯離子（zǐ）點蝕和縫隙腐蝕的能力而言（yán），不（bú）鏽鋼的（de）鉻、鉬和氮含（hán）量是***重要的。雙相不鏽鋼（gāng）相對較（jiào）高的鉻、鉬（mù）和氮含量使它們具有很好的耐氯化（huà）物點蝕（shí）和縫隙腐蝕性能。雙相（xiàng）不鏽鋼有一係列不同的耐腐蝕性能，既有相當於316不（bú）鏽鋼耐蝕性的牌號，如經濟型雙相不鏽鋼2101©，也有相當於6%鉬不鏽鋼耐蝕性的牌號，如SAF 2507©。
雙相不鏽鋼具有（yǒu）非常好的耐應力腐蝕開裂（SCC）性能，這個特性是從鐵素體這一方“繼承”來的。所有（yǒu）雙相不鏽鋼耐（nài）氯化物應力腐蝕開（kāi）裂的能力（lì）均明顯（xiǎn）優於300係奧氏體不（bú）鏽鋼。而標準的奧氏體不鏽鋼牌號如304和316，在有（yǒu）氯離子、潮（cháo）濕空氣（qì）和溫度升高（gāo）的（de）條件下，可能會（huì）發（fā）生應力腐蝕開裂。因此（cǐ），在有較大應力（lì）腐蝕風險的化工行業許多應用，常常采用雙相不鏽鋼來（lái）代替奧氏體不鏽鋼的使用。
物理性能
介於奧氏體不鏽鋼和鐵素體不（bú）鏽鋼之間，但更接近於鐵素體不鏽鋼和碳鋼。
成本優勢
與具有相同耐腐蝕性的奧氏（shì）體不鏽鋼牌號相比，雙相不鏽鋼中鎳、鉬含量較低。因為合金元素含量低，雙相不鏽鋼在價（jià）格上可（kě）能有優勢，尤其是（shì）在（zài）合金附加費（fèi）較高時。此外，由於雙相不鏽鋼較高的屈服強（qiáng）度，其斷麵尺寸常常可減薄。與（yǔ）采用奧氏體不（bú）鏽鋼的方案（àn）相比，采（cǎi）用雙相不鏽鋼可顯著地降低成本，減輕重量。
瑞典斯德哥爾摩的雙相不鏽鋼橋 ©Outokumpu
雙相不鏽鋼的發展曆史
雙相不鏽鋼已有80多年（nián）的曆史。早期的牌號是鉻、鎳和鉬的合金。1930年在瑞典生產出第一批鍛軋雙相不鏽鋼並（bìng）用（yòng）於亞硫酸鹽造紙（zhǐ）工（gōng）業，開發這些牌號是為了（le）減少早期高碳奧氏體不鏽鋼的晶（jīng）間腐蝕問題。1930年芬蘭生產出雙相不鏽（xiù）鋼鑄（zhù）件。1936年Uranus 50 的前身在法國獲得專（zhuān）利。二戰（zhàn）後，AISI 329型不鏽（xiù）鋼成為公認的鋼種並廣泛用於硝酸裝置的熱（rè）交換器管道。3RE60是第一代專為提高耐氯化物應力腐蝕斷裂（SCC）性能而研製的（de）雙相不鏽鋼牌號之一。後來，鍛軋和鑄造雙（shuāng）相不鏽鋼牌號均用於各種加工工業（yè）的應用，包括容器、熱交換器和泵。
第一代雙相不鏽鋼有良好（hǎo）的性能表現，但在焊接狀態下有局限性（xìng）。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（xiǎn）低於母材。這些局（jú）限性使第一代雙相不鏽鋼的應用，僅限於非焊（hàn）接狀態下的一些特定應用。1968年不鏽鋼（gāng）精煉工藝，即氬氧脫碳(AOD)的發明，使一係列新不鏽（xiù）鋼鋼種的產生成為可（kě）能。AOD所帶來的諸多進步之一便是合金（jīn）元素氮的刻意（yì）添加。雙相不（bú）鏽鋼添加氮可以使焊接狀態下HAZ的韌性和耐蝕性（xìng）接近於（yú）母材的性能。隨著奧氏體穩定性的（de）提高，氮還降低了有害金屬間相的形成速率。
含氮的雙相（xiàng）不鏽鋼被稱為第二（èr）代雙相不鏽鋼。這一新的商（shāng）品化進展始於（yú）70年代後期，正好與北海海上油氣田的開發及市場對具有優異耐氯離子腐蝕性能、良好（hǎo）的製造加工性和高強度的不鏽鋼需求相吻合。2205成為第二代（dài）雙相不鏽鋼的主要牌號並廣泛用於海上石油平（píng）台集氣（qì）管線和處理設施。由於這（zhè）種鋼的強度高（gāo），因此壁厚可減薄，可以減輕（qīng）平台的重量，使這種不鏽鋼的應用有很大的吸引力。
雙相不（bú）鏽鋼可按照耐腐蝕性能排序，耐腐蝕（shí）性能取決於它們的合金（jīn）成分。雙相不鏽鋼一直在不（bú）斷發展，現代雙相不鏽鋼可分為5類：
1. 不添加鉬的經濟型雙相不鏽鋼如2304；
2. 標準雙相不鏽鋼（gāng）如2205，是主要的（de）鋼種，占雙相不（bú）鏽鋼用量的80%以上；
3. 25Cr雙相不（bú）鏽鋼如合金（jīn）255，PREN*（耐點蝕（shí）當量數）值小於40；
4. 超級雙相不鏽鋼（PREN值40～45）， 含（hán）25％～26%Cr，與含25%Cr雙相不鏽鋼如2507相比，鉬和氮的含（hán）量增加；
5. 特超級（jí）雙相不（bú）鏽鋼，PREN值超過（guò）45的高合金化雙相不鏽鋼
* PREN = %Cr+3.3(%Mo+0.5%W) +16%N
表（biǎo）1 給出了鍛軋雙相不鏽鋼和鑄造雙相不鏽鋼的化學（xué）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（qí）中。
表1 鍛軋和鑄造雙相不鏽鋼的化學（xué）成分*（重（chóng）量％）
* zui大值，除非指明範圍（wéi）或說明是zui小值。- 標準（zhǔn）中未（wèi）指明。
** 這一種鋼zui初沒有添加氮，被認為是未加氮的第一代雙相不鏽鋼。（來源：國際鉬協會）
國際鉬協會：是（shì）一個以（yǐ）科學（xué）為宗旨的非贏利性行業協會，成立於1989年。目（mù）前，其（qí）會員代表著全球85%以上的（de）鉬礦山產量和幾乎全部的冶煉（liàn）能力。國際鉬協會具有前瞻（zhān）性的市場開發項（xiàng）目，旨在（zài）提（tí）高人們對鉬的認知，促進鉬及含（hán）鉬材（cái）料的應用。通過（guò）舉辦專題講座（zuò）和培訓，提（tí）供（gòng）技術谘詢、出版技術（shù）手冊、案例研究、行業（yè）簡報和統計數據以及網站和微信公眾（zhòng）號等途徑，向製造商（shāng）、工程師、設計師、材料決策者和廣大公眾介紹含鉬材料的特性及適用性，宣（xuān）傳鉬對於可持續發展的積極作用。我們資助（zhù）科研項目，發現和開發新的應用領域（yù）或擴大現有的終（zhōng）端應用。我（wǒ）們還協調業內各（gè）方應對法規並利用嚴謹的科學依據促進法規的合理化。
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