1. 雙相不銹鋼的化(hua)學成分與相比例(li)


   雙相不銹鋼按鉻的含量不同,可分成Cr18型、Cr21型和Cr25型三類,幾種常用的國內外雙相不銹鋼牌號和化學成分見表4-20。這三類雙相不銹鋼的相比例(體積分數,%)大致為:鐵素體相為40~60,奧氏體相為60~40。這個相比例為雙相不銹鋼的理想比例,對提高耐應力腐蝕能力極為有利。




2. 固(gu)溶處(chu)理的溫度對雙相不銹鋼相比例的影響


   雙相不銹鋼相比例一方面取決于鋼材的化學成分,同時也與鋼材供貨狀態的固溶處理溫度有關。同一牌號的雙相不銹鋼,其固溶處理溫度不同,所獲得相比例差異很大,它直接影響到鋼材的耐應力(li)腐蝕性能。例如,雙相不銹鋼022Cr19Ni5Mo3Si2N鋼板,取其試樣分別在850、900、980、1100、1200及1250℃進行固溶處理,采用磁性法測量出不同溫度處理后的鐵素體含量,然后分別放在100℃質量分數為40%的CaCl2溶液中進行U形彎曲試樣的應力腐蝕對比試驗。試驗結果表明該鋼以980℃固溶處理的溫度為最佳。在此溫度下固溶處理后鐵素體的體積分數為57%,試驗時間超過5000h后才產生應力腐蝕;1250℃的固溶處理后的試樣,只經過10多個小時就發生了應力腐蝕,試樣鐵素體的體積分數高達97%。可見同一化學成分的同一牌號鋼材經過不同溫度的固溶處理,可獲得相比例差異極大的組織。鋼材中鐵素體含量過高,造成粗大鐵素體的數量多,鋼材耐應力腐蝕的能力將大大降低。



3. σ相及其不良影響


   雙相(xiang)(xiang)不銹鋼中(zhong)(zhong)的(de)σ相(xiang)(xiang)是從鐵素體(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)形成的(de)。它使鋼變(bian)脆,降(jiang)低了鋼的(de)延展性和耐沖擊韌度(du),使鋼材(cai)(cai)加工過程易(yi)產生各(ge)種缺陷。不同(tong)的(de)鋼材(cai)(cai),形成σ相(xiang)(xiang)的(de)溫度(du)也(ye)有差異。隨(sui)著σ相(xiang)(xiang)數量的(de)增加,鋼材(cai)(cai)耐蝕性將明顯下降(jiang)。



4. 475℃脆性


   雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)是由奧氏體(ti)和鐵素(su)體(ti)兩相(xiang)組(zu)成(cheng)的,其(qi)中鐵素(su)體(ti)所占體(ti)積比例很大,鐵素(su)體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)所具有(you)的特征在(zai)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中也能表現出來(lai)(lai)。475℃脆性(xing)(xing)同樣也發生(sheng)在(zai)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的鐵素(su)體(ti)相(xiang)內。475℃脆性(xing)(xing)提高了鋼(gang)(gang)材硬度(du)(du),但卻大大降低(di)了其(qi)沖擊韌度(du)(du)值。有(you)時(shi)為了使雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)兼有(you)耐磨性(xing)(xing)時(shi),也可利用475℃時(shi)效來(lai)(lai)達到提高其(qi)耐磨性(xing)(xing)的目的。除此,在(zai)使用雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)結構中應盡(jin)量避免在(zai)此溫度(du)(du)長期工作。當(dang)然可以(yi)通(tong)過重(zhong)新固溶處理(li)來(lai)(lai)消除475℃脆性(xing)(xing)。



5. 合金元素(su)氮、碳(tan)對雙(shuang)相不銹(xiu)鋼耐應(ying)力


   在奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)中(zhong)碳(tan)和氮(dan)是(shi)強烈的(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)形(xing)成(cheng)元(yuan)素(su)(su),它們對鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)是(shi)不(bu)利的(de)(de),所(suo)以(yi)在雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)要(yao)控制(zhi)w(C)≤0.03%。而氮(dan)卻有獨特之處:在焊(han)接接頭(tou)熱影響區快速冷卻時,氮(dan)能促進高溫(wen)下形(xing)成(cheng)的(de)(de)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)逆轉得到足夠(gou)的(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)數量,以(yi)維持必要(yao)的(de)(de)相(xiang)平(ping)衡來提高焊(han)接接頭(tou)耐蝕(shi)性,這(zhe)是(shi)其他(ta)合金元(yuan)素(su)(su)無法替代的(de)(de),所(suo)以(yi)說利用和控制(zhi)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)氮(dan)含量是(shi)一個極為(wei)(wei)重要(yao)的(de)(de)因(yin)素(su)(su)。含有φ(N)0.11%的(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)破裂(lie)敏感(gan)性指數為(wei)(wei)最(zui)小(見(jian)圖4-3);氮(dan)含量對022Cr19Ni5Mo3Si2N雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)破裂(lie)時間的(de)(de)影響規律如(ru)圖4-4所(suo)示(shi),從圖中(zhong)可以(yi)看到,氮(dan)的(de)(de)體(ti)(ti)積(ji)分(fen)數接近(jin)0.11%的(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)破裂(lie)時間最(zui)長。當氮(dan)的(de)(de)體(ti)(ti)積(ji)分(fen)數為(wei)(wei)0.11%時,雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)體(ti)(ti)積(ji)分(fen)數為(wei)(wei)71%(見(jian)圖4-5),而一般認為(wei)(wei)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)耐應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)最(zui)適宜的(de)(de)體(ti)(ti)積(ji)分(fen)數為(wei)(wei)50%~60%。


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   其他合金元素對鋼在不同介質中耐應力腐蝕能力的影響較為復雜,如鉬和銅對鋼在MgCl2溶液中抗應力腐蝕不利,而對其在高溫水中的耐應力腐蝕能力則有利;硅使鋼材在MgCl2、CaCl2溶液中有較好的耐應力腐蝕性能,而在高溫水中則不耐應力腐蝕。




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