2205双相不锈钢的知识

1、普及一下 2205 双相不锈钢的知识 !双相不锈钢(Duplex stainless steely双相不锈钢是一种铁素体相和奥氏体相共存的不锈钢， 同时也是集优良的耐蚀性 能、高强度和易于加工制造等诸多优异性能于一身的钢种。双相不锈钢已经有 60 多年的历史，世界上第一批双相不锈钢于 1930年在瑞典生 产出来并用于亚硫酸盐造纸工业。1968年不锈钢精炼工艺 氩氧脱碳工艺 (AOD) 的发明，使一系列新的不锈钢 的产生成为可能。 AOD 工艺带来的诸多进步之一就是合金元素 N 的添加。双相 不锈钢添加 N 元素可以使焊接状态下热影响区的韧性和耐蚀性能接近于基体金 属的性能，还可以降低有害金属间

2、相的形成速率。双相不锈钢同奥氏体不锈钢一样， 是一种按腐蚀性能排序的钢种， 腐蚀性能取决 于它们的合金成分。 双相不锈钢一直在不断发展， 现代的双相不锈钢可以分为四 种类型：1、不含 Mo 的低级双相不锈钢 2304；2、标准双相不锈钢 2205，占双相钢总量的 80% 以上；3、25%Cr 的双相不锈钢，典型代表合金 255，可归为超级双相不锈钢；4、超级双相不锈钢，含 25-26%Cr, 与 255合金相比 Mo 和 N 的含量增加。典型 代表钢种 2507。双相不锈钢中的合金元素主要是 Cr、Mo、N、Ni，它们在双相钢中的作用如下：1、 Cr钢中最少含有 10.5%的 Cr 才能形成保

3、护钢不受大气腐蚀的稳定的钝化膜。不锈 钢的耐蚀性能随 Cr 的含量提高而增强。 Cr 是铁素体元素， 它可以使具有体心立 方晶格的铁组织稳定，也可以提高钢在高温下的抗氧化能力。2、MoMo 与 Cr 协同作用能提高不锈钢的抗氯化物腐蚀的能力。 Mo 在氯化物环境下的抗点蚀和缝隙腐蚀的能力是 Cr的3倍（参见CPT公式）oMo是铁素体形成元素， 同样能促进形成金属间相。因此，通常奥氏体不锈钢中 Mo 含量小于 7.5%，双 相钢中小于 4% 。3、NN 元素可增加奥氏体和双相不锈钢的抗点蚀和缝隙腐蚀的能力， 并可以显著地提 高钢的强度， 它是固溶强化最有效的一个元素。 在提高钢强度的同时， N

4、元素还 可以增加奥氏体不锈钢和双相不锈钢的韧性， 延缓金属间相的形成， 使双相不锈 钢有足够的时间进行加工和制造，还可以抵消因高 Cr、Mo 所带来的易于形成（T相的倾向，N是强烈的奥氏体元素，在奥氏体不锈钢中能部分取代 Ni。双相不锈钢中一般 加入几乎接近溶解度极限的N和用以调整达到相平衡的Ni。铁素体元素Cr和 Ni 与奥氏体形成元素 Ni 和 N 需要达到平衡，才能获得期望的双相组织。4、NiNi 是稳定奥氏体组织的元素。 铁基合金中添加 Ni 可促使不锈钢从体心立方晶体结构（铁素体 ）转化为面心立方晶体结构 （奥氏体）。Ni 可以延缓金属间相的形成，但效果远不如 N 有效。面介绍两种双

5、相不锈钢，帮助了解其性能。1：2205 标准双相不锈钢 ( 00Cr22Ni5Mo3N )一、引言2205是一种加N双相不锈钢。N的加入明显地改善了 2205的耐腐蚀性能，尤其是焊接的情况。早期的双相不锈钢可以耐中等强度的均匀腐蚀和氯应力腐蚀断 裂，但是在焊接情况下使用时，其性能就会大大下降。为了改善这种情况， N 元 素就加入了 2205 双相不锈钢，这样不仅使耐腐蚀性能上升，而且焊接使用情况 也很良好。 ASTM 标准对 2205双相钢的含 N 量要求是 0.08-0.2% ， Cr、Mo、 Ni的含量也有要求，所以2205双相钢的点蚀当量PREN值达到了 35.8,进一步 提高了耐蚀性能

6、。当有恰当的热处理时，2205中22%的Cr和3.5%的Ni、3%的Mo、0.16%的N 就会产生包括奥氏体相和铁素体相平衡的显微组织结构， 这种结构和化学成分让 2205不锈钢有比 316和 317不锈钢更好和更广泛的耐蚀性能，同时还有比普通 奥氏体不锈钢两倍还高的屈服强度。2205是使用最广泛的双相不锈钢材料， 在出厂前的所有 2205不锈钢都要金相检 验，以防止加工过程中产生(7相。2205最常见的应用形式是焊管和管件，在有 较强的均匀腐蚀和应力腐蚀的情况下，板材应用也很广泛。二、化学成分和产品标准2205双相钢的化学成分如下表所示。化学成分元素典型成分ASTM 标准C0.020.030

7、maxMn0.072.0 maxP0.0250.030 maxS0.0010.020 maxSi0.401.0 maxCr22.421.0-23.0Ni5.84.5-6.5Mo3.32.5-3.5N0.160.08-0.20Fe余量余量产品形式ASTM 标准棒A276A479板、带A240管（ 焊管和无缝管 ）A790管件 （焊接管件和无缝管件 ）A7892205 材料的 ASTM 和 ASME 标准如下表所示ASME 标准SA240SA790SA789三、耐蚀性能1、氯化物应力腐蚀断裂 不含镍的铁素体钢对氯化物的应力腐蚀断裂有天生的免疫力，即使在苛刻的 42%的MgCI2溶液中也是如此，从另

8、一方面来说，含镍的奥氏体不锈钢则很容 易受到氯离子应力腐蚀断裂的影响。 奥氏体和铁素体不锈钢对氯离子的应力腐蚀 断裂的抵抗取决于合金中镍的含量。从某种意义上说， 双相合金是奥氏体相和铁素体相的合成， 但在双相合金中的成 分都会倾向于某一相。例如，铁素体相中的Ni要比奥氏体相中的Ni含量少的多, 因此，双相合金对氯离子的应力腐蚀断裂的抵抗性要比传统 300 系列不锈钢好的 多。下表是是 304和 2205在几种沸腾溶液中的腐蚀性能试验结果。应力腐蚀断裂试验情况合金沸腾 26%NaCl沸腾 42%MgCl2 沸腾 33%LiCl304L(8%Ni)失败 (20h)失败 (96h)失败 (850h)

9、439（铁素体型 ）通过 (2000h)通过 (2000h)通过 (1000h)2205失败 (89h)通过 (1000h)通过 (1000h)2205(焊接)失败 (89h)通过 (1000h)通过 (1000h)2、点蚀和缝隙腐蚀对氯离子的点蚀和缝隙腐蚀的评定可以使用ASTM 标准 G-48 试验方法（10%FeCl3-6H2O） ，并且逐渐提高温度直到发现缝隙腐蚀发生为止。则首先发现缝隙腐蚀发生的温度称为临界缝隙腐蚀温度， 可以用来衡量材料耐缝隙腐蚀的能力，但在氯化溶液中不必要标明合金的限制使用温度。表是退火 2205钢板材和 316L、317L 等合金的缝隙腐蚀温度试验对比情况。10%

10、FeCl3 溶液中的缝隙腐蚀数据合金缝隙腐蚀发生温度（C）典型 316-3典型 3172220520E-BRITE26-124AL-6XN45Inconel62545AL 29-4C523、均匀腐蚀2205对稀的还原性酸和高浓度的氧化性酸有抵抗性，对低浓度的有机酸也有抵 抗性，但在高温高浓度下要小心使用。下表是 316 和 2205普通状态和焊接状态 的腐蚀试验对比情况。腐蚀对比试验数据基材焊接材料基材焊接材料20%醋酸V 0.01V 0.01V 0.01V 0.0145 蚁酸0.600.530.010.011%盐酸0.021.610.020.0265%硝酸0.560.460.520.4910%草酸1.221.130.200.1320%磷酸0.020.030.020.0310%硫酸氢钠1.821.430.650.5150%氢氧化钠1.972.170.610.5710%氨基磺酸3.153.030.560.4410%硫酸16.116.75.235.08硫酸铁 +50% 硫酸0.660.590.510.45(A262B)4、2205焊接状态抗晶间腐蚀试验可以按 ASTM A26