由于现代工业技术的发展,传统的奥氏体不锈钢经常遭到晶间腐蚀点腐蚀缝隙腐蚀应力腐蚀等局部腐蚀的破坏,双相不锈钢在上述腐蚀类型中表现出了某些优越性,为其发展与应用带来了巨大的动力。


 双相不锈钢是指在奥氏体不锈钢的基础上提高铁素体形成元素铬、锰、硅、铌等元素含量,降低奥氏体形成元素镍、碳、锰、氮的含量,从而得到的奥氏体-铁素体双相组织,它兼有铁素体和奥氏体钢的性能特点,而且此两相组织要独立存在,且含量较大。


 双相不锈钢的物理性能介于铁素体钢和奥氏体钢之间,与奥氏体钢相比,热导率大,热膨胀系数小,并具有铁磁性。一般认为,在奥氏体基体上有大于或等于15%的铁素体或在铁素体基体上有大于或等于15%的奥氏体,均可称为奥氏体+铁素体双相不锈钢,简称为双相不锈钢。


 奥氏体相的存在降低了铁素体钢的脆性和晶粒长大速度,提高了韧性和可焊性;铁素体相的存在提高了奥氏体钢的屈服强度,耐应力腐蚀、晶间腐蚀和孔蚀性能也显著提高。双相不锈钢的屈服强度约为18-8型奥氏体钢的2~3倍,抗拉强度与奥氏体钢相当,断裂伸长率较低。由于双相不锈钢中铁素体含量较多,双相不锈钢仍保留有铁素体钢的脆性问题。随钢中铁素体相比例增大,钢的韧性降低,脆性倾向增大。但由于奥氏体相的存在,双相不锈钢的脆性倾向明显比铁素体钢要低。


 双相不锈钢连续使用的温度范围为-50℃~250℃,一般不宜在300℃以上使用。双相不锈钢一般含铬18%~28%,镍的含量不超过8%,往往加入钼、铜、钛、铌等元素提高耐蚀性。由于镍含量低,价格并不比奥氏体钢更高。双相不锈钢具有优良的冷、热加工性能和焊接性能,焊接后热裂的倾向比奥氏体钢低,脆化倾向比铁素体钢低。但焊接会导致焊缝区域铁素体含量增多以及晶间腐蚀敏感性增大,为了保证焊缝性能,双相不锈钢焊接应采用特定钢种推荐的专用焊接材料和焊接规范,焊后焊缝组织中应含有50%左右的奥氏体相。为了避免脆性相析出,高铬钼双相不锈钢的热处理及热加上温度不能低于950℃,低铬钼钢不能低于900℃。


 双相不锈钢在通常的腐蚀介质中都能钝化,所以具有很好的耐腐蚀性能,以18-5型双相不锈钢为例,它耐硫酸、盐酸、甲酸、磷酸、草酸腐蚀性能均优于奥氏体316L型不锈钢,仅是耐硝酸腐蚀性稍差,Cr21 和Cr25型双相不锈钢在各种介质中的耐蚀性都超过316L钢。双相不锈钢的突出优点是耐应力腐蚀破裂,其主要原因是:由于两相组织存在,应力腐蚀裂纹在穿过相界时频繁受阻,扩展困难;双相不锈钢屈服强度较高,在相同外加压力下不易发生滑移变形,裂纹难于形成;铁素体相对于奥氏体是阳极,对奥氏体相可起到一定的阴极保护作用。即便在多硫酸和高温水中,双相不锈钢也有很强的耐应力腐蚀破裂能力。


双相不锈钢通常分为四类:


 1. 低合金型双相不锈钢:这类钢的合金成分以铬、镍为主,且含量偏低。点蚀当量指数PRF不大于25。


 2. 中合金型双相不锈钢:与低合金型双相不锈钢相比,加入了钼或铜。点蚀当量指数 PRE在25~35之间。


 3. 高合金型双相不锈钢:这类钢有较高含量的铬、镍及钼、铜等合金元素,点蚀当量指数PRE在35~40之间。


 4. 超级双相不锈钢:这类钢除含有较高量的铬、镍、钼、氨合金元素外,有的还加入钨、铜元素。点蚀当量指数PRE大于40。