双相不锈钢的相关性能

双相不锈钢是一种耐腐蚀、强度高、易于制造的钢。它们的物理性能介于奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢之间，但更类似于铁素体钢和碳钢。双相不锈钢对氯化物点蚀和裂缝的耐受性与其铬、钼、钨和氮含量有关，可以与316不锈钢相似，也可以高于海水不锈钢，如6%钼奥氏体不锈钢。全双相不锈钢对氯化物应力腐蚀断裂的抵抗力明显强于300系列奥氏体不锈钢，其强度也远高于奥氏体不锈钢，同时表现出良好的塑性和韧性。

双相不锈钢被称为“双相”，因为其微观结构由铁素体和奥氏体不锈钢颗粒组成。在下图中，黄色奥氏体相被蓝色铁素体相包围。当双相不锈钢熔化时，它首先从液态凝固成完整的铁素体结构。当材料冷却到室温时，大约一半的铁素体晶粒变为奥氏体晶粒。其结果是形成了大约50%奥氏体和50%铁素体的微观结构。

双相不锈钢具有奥氏体和铁素体两相微观结构

双相不锈钢的特性

01-高强度

双相不锈钢的强度大约是传统奥氏体或铁素体不锈钢的两倍。因此，设计者可以在某些应用中减小壁的厚度。下图比较了几种双相不锈钢与316L奥氏体不锈钢在室温至300℃温度范围内的屈服强度。

02-良好的韧性和延展性

尽管双相不锈钢具有高强度，但仍具有良好的延展性和韧性。双相不锈钢的韧性和延展性显著优于铁素体不锈钢和碳钢，即使在-40℃/F等非常低的温度下也能保持良好的韧性。但不如奥氏体不锈钢。

03-耐腐蚀性

不锈钢的耐腐蚀性主要取决于其化学成分。在大多数应用中，双相不锈钢由于其高铬含量、有利于氧化酸以及足够量的钼和镍在介质还原酸介质中抗腐蚀而表现出高耐腐蚀性。

双相不锈钢耐氯离子点蚀和裂缝的能力取决于其铬、钼、钨和氮含量。双相不锈钢相对较高的铬、钼和氮含量使其具有良好的抗氯化物点蚀和裂缝腐蚀能力。它们有一系列不同的耐腐蚀等级，既相当于316不锈钢的耐腐蚀性，如经济双相2101，也相当于6%钼不锈钢的耐蚀性，如SAF 2507。

双相不锈钢具有非常好的抗应力腐蚀开裂（SCC）性能，这是从铁素体一侧“继承”而来的。全双相不锈钢的耐氯化物应力腐蚀开裂性能明显优于300系列奥氏体不锈钢。标准奥氏体不锈钢等级，如304和316，在氯离子、潮湿空气和高温条件下可能会发生应力腐蚀开裂。因此，在应力腐蚀风险较大的化学工业的许多应用中，双相不锈钢通常被用来代替奥氏体不锈钢。

04-物理性质

介于奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢之间，但更接近铁素体钢和碳钢。

双相不锈钢的化学成分

一般认为，当双相不锈钢中铁素体相与奥氏体相的比例为30%~70%时，可以获得良好的性能。但双相不锈钢通常被认为是大约50-50的铁素体和奥氏体，并且在当前的商业生产中，为了获得最佳的韧性和加工特性，奥氏体的比例往往略大。主要合金元素，特别是铬、钼、氮和镍之间的相互作用非常复杂。为了获得有利于加工和制造的稳定双相结构，必须注意每种元素的适当量。

除了相平衡之外，关于双相不锈钢及其化学成分的第二个主要问题是在高温下形成有害的金属间相。σ相和χ相在高铬和高钼不锈钢中形成，并优选沉淀在铁素体中