雙相不銹鋼如何提高鐵素體

1. 雙相不銹鋼的熱處理工藝

1050~1080度固溶處理，自然時效

2. 鐵素體和奧氏體雙相不銹鋼用什麼方法能提高硬度

成分已經確定的情況下，加工硬化，細化晶粒（雖然本來晶粒長大就不是特別厲害），相比例的話鐵素體多一點會好些，但是未必所有的雙乎亂相鋼都這樣 。成分未確定，可以在范圍內控制N含量在中上頃信線，可歲乎檔以提高強度

3. 雙相不銹鋼熱影響區鐵素體含量為什麼要比母材低

1 鈦及鈦合金/不銹鋼的焊接性分析
1.1 鈦及鈦合金的焊接性
鈦及鈦合金的化學活性大，400℃以上時即使在固態情況下也極易被空氣、水分、油脂、氧化皮等污染，吸收O、N、H、C等，使焊接接頭的塑性及沖擊韌度下降，並易引起氣孔；其熔點高、熱容量小、熱導率小的特點，使焊接接頭易產生過熱組織，晶粒變得粗大，特別是β鈦合金，易引起塑性降低；溶解於鈦中的氫在320℃時和鈦會發生共析轉變，析出TiH ，
引起金屬塑性和沖擊韌度的降低，同時發生體積膨脹而引起較大的應力，嚴重時會導致冷裂紋產生；氫在鈦中的溶解度隨溫度升高而下降，焊接時沿熔合線附近加熱溫度高，會引起氫
的析出，因此氣孔常在熔合線附近形成；鈦及鈦合金的彈性模量相對較小所以焊接殘余變形較大，並且焊後變形的矯正也較為困難。
1.2 不銹鋼的焊接性
由於不銹鋼本身所具有的特性，與普碳鋼相比不銹鋼的焊接及切割有其特殊性，更易在其焊接接頭及其熱影響區（HAZ）產生各種缺陷。焊接時要特別注意不銹鋼的物理性質。馬
氏體型不銹鋼進行焊接時，由於熱影響區中被加熱到相變點以上的區域內發生a-r（M）相變，因此存在低溫脆性、低溫韌性惡化、伴隨硬化產生的延展性下降等問題。一般來講鐵素
體型不銹鋼有475℃脆化、700~800℃長時間加熱下發生σ相脆性、夾雜物和晶粒粗化引起的脆化、低溫脆化、碳化物析出引起耐蝕性下降以及高合金鋼中易發生的延遲裂紋等問題。奧
氏體型不銹鋼一般具有良好的焊接性能，但其中鎳、鉬含量高的高合金不銹鋼進行焊接時易產生高溫裂紋。另外還易發生σ相脆化，在鐵素體生成元素的作用下生成的鐵素體易引起低
溫脆化，以及耐蝕性下降和應力腐蝕裂紋等缺陷。經焊接後，焊接接頭的力學性能一般良好，但當在熱影響區中的晶界上有鉻的碳化物時極易生成貧鉻層，而貧鉻層的出現在使用過程
中易產生晶間腐蝕。雙相不銹鋼的焊接裂紋敏感性較低，但在熱影響區內鐵素體含量的增加會使晶間腐蝕敏感性提高，因此可造成耐蝕性降低及低溫韌性惡化等問題。
1.3 鈦及鈦合金與不銹鋼的綜合焊接性
鈦及鈦合金與不銹鋼的物理和化學性能差異顯著，連接時易在接頭處形成脆性相和較大的內應力，導致接頭極易開裂，而且在密度、比熱、線膨脹系數、導熱系數等物理性能和力
學性能上均有較大差異，必然會降低鈦及鈦合金/鋼連接的牢固性，即使在固態連接方法下，由於線膨脹系數差別較大，也會在焊接接頭中引起較大焊接的殘余應力，降低接頭性能。鈦
的化學活性強，在高溫下，對氧、氮、氫具有較高的化學親和力，易形成脆性化合物，使強度顯著提高，而塑性和韌性急劇下降，顯著地增加脆性斷裂傾向及裂紋形成。鈦還易與許多其它金屬形成金屬間化合物，鈦與鐵易形成金屬間化合物TiFe和TiFe 。鈦/鋼焊接時，由於鋼中存在的Ni、Cr、C等 元素也能與Ti形成TiNi、TiNi、TiNi、TiCr、TiC等多種金屬間化合物脆性相,使焊縫更脆，性能進一步降低。

4. 雙相不銹鋼的成分有何特點，焊縫ni的含量為何必須比母材高

雙相不銹鋼成分特點：
雙相不銹鋼（Duplex Stainless Steel，簡稱DSS），指鐵素體與奧氏體各約佔50%，一般較少相的含量最少也需要達到30%的不銹鋼。在含C較低的情況下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素。
該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導熱系數高，具有超塑性等特點。與奧氏體不銹鋼相比，強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優良的耐孔蝕性能，也是一種節鎳不銹鋼。

焊接工藝應考慮母料特點及熱應力殘留。
由於雙相不銹鋼中有較高的鐵素體，當接頭在300~550℃范圍內停留時間過長，會發生475℃脆化。因此，應盡量縮短雙相不銹鋼焊接接頭在這個溫度區間的停留時間。

在300~550℃低溫加熱時可能產生475℃脆性，在600~900℃中溫加熱時會出現脆性的σ相。因此，應避免焊後消除應力處理，最好的熱處理方式為進行固溶化熱處理。但過高的固溶化熱處理溫度，會使單相鐵素體晶粒粗大，耐應力腐蝕性能下降。

綜上所述，保持相平衡，得到滿意的相比例組織，盡量減少析出相，是雙相不銹鋼焊接的關鍵，要想達此目的，必須嚴格控制焊接熱輸入量；提高焊接材料中的Ni含量，一般焊材中Ni含量要比母材高2%~4%，再加入與母材含量相當的N（為0.1%~0.2%）；應避免焊後消除應力處理。

5. 如何提高不銹鋼焊縫的鐵素體含量

那是肯定的，首先304是奧氏體不銹鋼不錯，但是裡面也不是純奧氏體組織，其裡面也含有一定的鐵素體，鐵素體是有磁性的，另外。用來焊接304的不銹鋼焊材比如E308-16（也就是普通所說的不銹鋼A102）裡面含有一定量的鐵素體，並且焊接材料的焊縫中的鐵素體要較母材的鐵素體含量要較母材的要高，因為如果焊縫中的鐵素體含量過低就會使的焊縫很容易開裂。因為鐵素體可以打亂奧氏體的柱狀晶的形態，從而提高抗裂性。因此，焊後肯定會有磁性。如果想焊後沒有磁性，你就得選擇無磁或低磁的308不銹鋼焊材或者選擇310焊材也就是不銹鋼A402但是價格會比不銹鋼A102高很多。

6. 什麼叫做雙相不銹鋼

什麼叫做雙相不銹鋼？

就是奧氏體+鐵素體雙相不銹鋼
是指不銹鋼中既有奧氏體又有鐵素體組織結構的鋼種，而且此二相組織要獨立存在，含量都較大，一般認為最少相的含量應大於15%。而實際工程中應用的奧氏體+鐵素雙相不銹鋼（習慣稱α+γ雙相不銹鋼或雙相不銹鋼）多以奧氏體為基並含有不小於30%的鐵素體，最常見的是兩相各約佔50%的雙相不銹鋼。雙相不銹鋼英文簡寫是DSS(Duplex Stainless Steel)。
由於具有α+γ雙相組織結構，雙相不銹鋼兼有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的特點。與鐵素體不銹鋼相比，α+γ雙相不銹鋼的韌性高，脆性轉變溫度低。耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高；同時又保留了鐵素體不銹鋼的一些特點，如4750C脆性、導熱系數高、線膨脹系數小、具有超塑性、有磁性等。與奧氏體不銹鋼相比，α+γ雙相不銹鋼的強度高，特別是屈服強度顯著提高，且耐晶間腐蝕、耐應力腐蝕、耐腐蝕疲勞等性能有明顯的改善。
α+γ雙相不銹鋼又分為Cr-Ni型和Cr-Mn-N型。目前實際工程最常用的α+γ雙相不銹鋼是Cr-Ni型，可分為四類，低合金型、中合金型、高合金型及超級雙相不銹鋼型，

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7. 不銹鋼中各元素的作用

不銹鋼中CR，，MO，TI各元素的作用是增強不銹鋼的性能。具體的作用如下：

1、不銹鋼中CR的作用

在不銹鋼中加入鉻（CR）促進了鋼的鈍化並使鋼保持穩定鈍態。

鉻可以提高鋼的耐氧化性介質和酸性氯化物介質的性能；在鎳以及鉬和銅復合作用下，鉻可以提高鋼耐一些還原性介質，有機酸，尿素和鹼介質的性能；鉻還能提高鋼耐局部腐蝕，比如晶間腐蝕。

2、不銹鋼中NI的作用

在不銹鋼中加入鎳（NI）能夠改變不銹鋼的力學性能。隨著不銹鋼中鎳含量的增加，鋼的強度降低而塑性提高。此外鎳還可顯著提高不銹鋼的熱加工性能，從而顯著提高不銹鋼鋼的成材率。

3、不銹鋼中MO的作用

在不銹鋼中加入鉬（Mo）可以使不銹鋼基體強化，從而提高不銹鋼的高溫強度和蠕變性能。因此含鉬不銹鋼也常在高溫下應用。

4、不銹鋼中Ti的作用

在不銹鋼中加入鈦（Ti）可提高不銹鋼耐晶間腐蝕以及提高不銹鋼的高溫強度。

(7)雙相不銹鋼如何提高鐵素體擴展閱讀：

不銹鋼的種類

1、鐵素體不銹鋼

鐵素體不銹鋼中含有15%～30%的鉻。該不銹鋼的耐蝕性、韌性和可焊性會隨含鉻量的增加而提高，耐氯化物應力腐蝕性能優於其他種類不銹鋼。

2、奧氏體不銹鋼

奧氏體不銹鋼含有大於18%的鉻元素，還含有 8%左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素。奧氏體不銹鋼鋼具有良好的韌性、焊接性、塑性、耐蝕性能和無磁或弱磁性，可以用來製作耐酸設備。

3、沉澱硬化不銹鋼

4、馬氏體不銹鋼

5、奧氏體 - 鐵素體雙相不銹鋼

參考資料來源：網路-不銹鋼

8. 雙相鋼的性能特點是什麼

雙相鋼是不銹鋼中的一種不銹鋼按照組織形態分類，可以分為5大類，既鐵素體不銹鋼，奧氏體不銹鋼，馬氏體不銹鋼，雙相不銹鋼，沉澱硬化不銹鋼。其中雙相不銹鋼即使同時含有鐵素體與奧氏體相的不銹鋼為力求准確，以下為摘錄：1、與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優勢如下：
（1）屈服強度比普通奧氏體不銹鋼高一倍多，且具有成型需要的足夠的塑韌性。採用雙相不銹鋼製造儲罐或壓力容器的壁厚要比常用的奧氏體減少30-50%，有利於降低成本。
（2）具有優異的耐應力腐蝕破裂的能力，即使是含合金量最低的雙相不銹鋼也有比奧氏體不銹鋼更高的耐應力腐蝕破裂的能力，尤其在含氯離子的環境中。應力腐蝕是普通奧氏體不銹鋼難以解決的突出問題。
（3）在許多介質中應用最普遍的2205雙相不銹鋼的耐腐蝕性優於普通的316L奧氏體不銹鋼，而超級雙相不銹鋼具有極高的耐腐蝕性，再一些介質中，如醋酸，甲酸等甚至可以取代高合金奧氏體不銹鋼，乃至耐蝕合金。
（4）具有良好的耐局部腐蝕性能，與合金含量相當的奧氏體不銹鋼相比，它的耐磨損腐蝕和疲勞腐蝕性能都優於奧氏體不銹鋼。
（5）比奧氏體不銹鋼的線膨脹系數低，和碳鋼接近，適合與碳鋼連接，具有重要的工程意義，如生產復合板或襯里等。
（6）不論在動載或靜載條件下，比奧氏體不銹鋼具有更高的能量吸收能力，這對結構件應付突發事故如沖撞，爆炸等，雙相不銹鋼優勢明顯，有實際應用價值。
與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的弱勢如下：
（1）應用的普遍性與多面性不如奧氏體不銹鋼，例如其使用溫度必須控制在250℃以下。
（2）其塑韌性較奧氏體不銹鋼低，冷，熱加工工藝和成型性能不如奧氏體不銹鋼。
（3）存在中溫脆性區，需要嚴格控制熱處理和焊接的工藝制度，以避免有害相的出現，損害性能。
2、與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優勢如下：
（1）綜合力學性能比鐵素體不銹鋼好，尤其是塑韌性，不象鐵素體不銹鋼那樣對脆性敏感。
（2）除耐應力腐蝕性能外，其他耐局部腐蝕性能都優於鐵素體不銹鋼。
（3）冷加工工藝性能和冷成型性能遠優於鐵素體不銹鋼。
（4）焊接性能也遠優於鐵素體不銹鋼，一般焊前不需預熱，焊後不需熱處理。
（5）應用范圍較鐵素體不銹鋼寬。
與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的弱勢如下：
合金元素含量高，價格相對高，一般鐵素體不含鎳。
綜上所述，可以概括地看出DSS的使用性能和工藝性能的概貌，它以其優越的力學與耐腐蝕綜合性能贏得了使用者的青睞，已成為既節省重量又節省投資的優良的耐蝕工程材料。

9. 雙相鋼以及雙相不銹鋼的性能特點主要有哪些

雙相鋼就是雙相不銹鋼
雙相不銹鋼（Duplex Stainless Steel，簡稱DSS），指鐵素體與奧氏體各約佔50%，一般較少相的含量最少也需要達到30%的不銹鋼。在含C較低的情況下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素。
該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導熱系數高，具有超塑性等特點。與奧氏體不銹鋼相比，強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優良的耐孔蝕性能，也是一種節鎳不銹鋼。
歷史發展
雙相不銹鋼從20世紀40年代在美國誕生以來，已經發展到第三代。它的主要特點是屈服強度可達400-550MPa，是普通不銹鋼的2倍，因此可以節約用材，降低設備製造成本。在抗腐蝕方面，特別是介質環境比較惡劣（如海水，氯離子含量較高）的條件下，雙相不銹鋼的抗點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕及腐蝕疲勞性能明顯優於普通的奧氏體不銹鋼，可以與高合金奧氏體不銹鋼媲美。
材料介紹
性能特點
由於兩相組織的特點，通過正確控制化學成分和熱處理工藝，使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優點，它將奧氏體不銹鋼所具有的優良韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的較高強度和耐
氯化物應力腐蝕性能結合在一起，正是這些優越的性能使雙相不銹鋼作為可焊接的結構材料發展迅速，80年代以來已成為和馬氏體型、奧氏體型和鐵素體型不銹鋼並列的一個鋼類。雙相不銹鋼有以下性能特點：
（1）含鉬雙相不銹鋼在低應力下有良好的耐氯化物應力腐蝕性能。一般18-8型奧氏體不銹鋼在60°C以上中性氯化物溶液中容易發生應力腐蝕斷裂，在微量氯化物及硫化氫工業介質中用這類不銹鋼製造的熱交換器、蒸發器等設備都存在著產生應力腐蝕斷裂的傾向，而雙相不銹鋼卻有良好的抵抗能力。
（2）含鉬雙相不銹鋼有良好的耐孔蝕性能。在具有相同的孔蝕抗力當量值（PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%）時，雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼的臨界孔蝕電位相仿。雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼耐孔蝕性能與AISI 316L相當。含25%Cr的，尤其是含氮的高鉻雙相不銹鋼的耐孔蝕和縫隙腐蝕性能超過了AISI 316L。
（3）具有良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。在某些腐蝕介質的條件下，適用於製作泵、閥等動力設備。
（4）綜合力學性能好。有較高的強度和疲勞強度，屈服強度是18-8型奧氏體不銹鋼的2倍。固溶態的延伸率達到25%，韌性值AK（V型槽口）在100J以上。
（5）可焊性良好，熱裂傾向小，一般焊前不需預熱，焊後不需熱處理，可與18-8型奧氏體不銹鋼或碳鋼等異種焊接。
（6）含低鉻（18%Cr）的雙相不銹鋼熱加工溫度范圍比18-8型奧氏體不銹鋼寬，抗力小，可不經過鍛造，直接軋制開坯生產鋼板。含高鉻（25%Cr）的雙相不銹鋼熱加工比奧氏體不銹鋼略顯困難，可以生產板、管和絲等產品。

（7）冷加工時比18-8型奧氏體不銹鋼加工硬化效應大，在管、板承受變形初期，需施加較大應力才能變形。
（8）與奧氏體不銹鋼相比，導熱系數大，線膨脹系數小，適合用作設備的襯里和生產復合板。也適合製作熱交換器的管芯，換熱效率比奧氏體不銹鋼高。
（9）仍有高鉻鐵素體不銹鋼的各種脆性傾向，不宜用在高於300°C的工作條件。雙相不銹鋼中含鉻量愈低，σ等脆性相的危害性也愈小。
用途
用於煉油、化肥、造紙、石油、化工等耐海水耐高溫濃硝酸等熱交換器和冷淋器及器件。 [1]
結構與類型
雙相不銹鋼由於具有奧氏體+鐵素體雙相組織，且兩個相組織的含量基本相當，故兼有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的特點。屈服強度可達400Mpa ~ 550MPa，是普通奧氏體不銹鋼的2倍。與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的韌性高，脆性轉變溫度低，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高；同時又保留了鐵素體不銹鋼的一些特點，如475℃脆性、熱導率高、線膨脹系數小，具有超塑性及磁性等。與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的強度高，特別是屈服強度顯著提高，且耐孔蝕性、耐應力腐蝕、耐腐蝕疲勞等性能也有明顯的改善。
雙相不銹鋼按其化學成分分類，可分為Cr18型、Cr23（不含Mo）型、Cr22型和Cr25型四類。對於Cr25型雙相不銹鋼又可分為普通型和超級雙相不銹鋼，其中應用較多的是Cr22型和Cr25型。我國採用的雙相不銹鋼以瑞典產居多，具體牌號有：3RE60（Cr18型），SAF2304 （Cr23型），SAF2205 （Cr22型），SAF2507（Cr25型）。
分類
雙相不銹鋼
第一類屬低合金型，代表牌號UNS S32304（23Cr-4Ni-0.1N），鋼中不含鉬，PREN值為24-25，在耐應力腐蝕方面可代替AISI304或316使用。
第二類屬中合金型，代表牌號是UNS S31803（22Cr-5Ni-3Mo-0.15N），PREN值為32-33，其耐蝕性能介於AISI 316L和6%Mo+N奧氏體不銹鋼之間。
第三類屬高合金型，一般含25%Cr，還含有鉬和氮，有的還含有銅和鎢，標准牌號UNSS32550（25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N），PREN值為38-39，這類鋼的耐蝕性能高於22%Cr的雙相不銹鋼。
第四類屬超級雙相不銹鋼型，含高鉬和氮，標准牌號UNS S32750（25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N），有的也含鎢和銅，PREN值大於40，可適用於苛刻的介質條件，具有良好的耐蝕與力學綜合性 能，可與超級奧氏體不銹鋼相媲美。
不銹鋼
不銹鋼鋼種很多，性能各異，它在發展過程中逐步形成了幾大類。
按組織結構分，分為馬氏不銹鋼（包括沉澱硬化不銹鋼）、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和奧氏體加鐵素體雙相不銹鋼等四大類；
按鋼中的主要化學成分或鋼中的一些特徵元素來分類，分為鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼、鉻鎳鉬不銹鋼以及低碳不銹鋼、高鉬不銹鋼、高純不銹鋼等；
按鋼的性能特點和用途分類，分為耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點蝕不銹鋼、耐應力腐蝕不銹鋼、高強不銹鋼等；
按鋼的功能特點分類，分為低溫不銹鋼、無磁不銹鋼、易切削不銹鋼、超塑性不銹鋼等。常用的分類方法是按鋼的組織結構特點和鋼的化學成分特點以及兩者相結合的方法分類。一般分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼和沉澱硬化型不銹鋼等，或分為鉻不銹鋼和鎳不銹鋼兩大類。
焊接特性
雙相不銹鋼具有良好的焊接性能，與鐵素體不銹鋼及奧氏體不銹鋼相比，它既不像鐵素體不銹鋼的焊接熱影響區，由於晶粒嚴重粗化而使塑韌性大幅降低，也不像奧氏體不銹鋼那樣，對焊接熱裂紋比較敏感。
雙相不銹鋼由於其特殊的優點，廣泛應用於石油化工設備、海水與廢水處理設備、輸油輸氣管線、造紙機械等工業領域，近些年來也被研究用於橋梁承重結構領域，具有很好的發展前景。
節約型雙相鋼"經常會出現的焊接性能問題。而焊接標准雙相鋼並不是一個問題，而且不論採用何種工藝，都有適合這些應用的焊材。從金相的角度來看，焊接2101（1.4162）根本就沒有問題，實際上它甚至要比標准級的雙相鋼更加容易焊接，因為這種材料事實上可以採用乙炔焊工藝來進行焊接，而對於標准雙相鋼材料而言，始終必須避免使用這種工藝。焊接2101所面臨的實際問題是熔池的粘度不同，因此可濕性差了一點。這迫使操作人員在焊接的過程中更加多地使用電弧焊，而這正是問題的所在。盡管可以通過選擇超合金化焊材加以彌補，但是我們經常希望選擇匹配的焊材。
2101節鎳雙相不銹鋼典型顯微組織

在2101中，也存在低溫熱影響區和高溫熱影響區中的顯微結構之間的熱影響區相互作用，比2304、2205或2507更加有利。在以2101進行試驗時，也已經發現由於鎳含量較低，因此產生了含有較多氮與錳的不同類型的"回火色"，而這影響了腐蝕性能。在電弧和熔池中發生的這一成分損失是由於氮與錳的蒸發與熔敷，這對於雙相鋼等級的材料來說是一個新問題，因此在這次講課中將作了較多描述。
焊接特點
雙相不銹鋼其焊接特點如下：
雙相不銹鋼在正常固溶處理（1020℃～1100℃加熱並水冷）後，鋼中含有大約50%～60%奧氏體和50%～40%鐵素體組織。隨著加熱溫度的提高，兩相比例變化並不明顯。
雙相不銹鋼具有良好的低溫沖擊韌性，如20mm厚的板材橫向試樣在-80℃時沖擊吸收功可達100J以上。在大多數介質中其耐均勻腐蝕性能和耐點腐蝕性能均較好，但要注意，該類鋼在低於950℃熱處理時，由於σ相的析出，其耐應力腐蝕性能將顯著變壞。由於該鋼Cr當量與Ni當量比值適當，在高溫加熱後仍保留有較大量的一次奧氏體組織，又可使二次奧氏體在冷卻過程中生成，結果鋼中奧氏體相總量不低於30%～40%因而使鋼具有良好的耐晶間腐蝕性能。
另外，如前所述，在焊接這種鋼時裂紋傾向很低，不須預熱和焊後熱處理。由於母材中含有較高的N，焊接近縫區不會形成單相鐵素體區，奧氏體含量一般不低於30%。適用的焊接方法有鎢極氬弧焊和焊條電弧焊等，一般為了防止近縫區晶粒粗化，施焊時，應盡量使用低的線能量焊接。
影響因素
影響雙相不銹鋼焊接質量的因素主要體現在以下幾方面：
含N量影響
Gómez de Salazar JM等人研究了保護氣體中 N2的不同含量對雙相不銹鋼性能的影響。結果表明，隨著混合氣體中 N2分壓 PN2的增加，焊縫中氮的質量分數ω（N）開始迅速增加，然後變化很小，焊縫中的鐵素體相含量φ（α）隨ω（N）增加呈線性下降，但φ（α）對抗拉強度和伸長率的影響與ω（N）的影響剛好相反。同樣的鐵素體相含量φ（α），母材的抗拉強度和伸長率均高於焊縫。這是由於顯微組織的不同所造成的。雙相不銹鋼焊縫金屬中含 N 量提高後可以改善接頭的沖擊韌性，這是由於增加了焊縫金屬中的γ相含量，以及減少了Cr2N 的析出。
熱輸入影響
與焊縫區不同，焊接時熱影響區的ω（N）是不會發生變化的，它就是母材的ω（N），所以此時影響組織和性能的主要因素是焊接時的熱輸入。根據文獻 ，焊接時應選擇合適的線能量。焊接時如果熱輸入太大，焊縫熱影響區范圍增大，金相組織也趨於晶粒粗大、紊亂，造成脆化，主要表現為焊接接頭的塑性指標下降。如焊接熱輸入太小，造成淬硬組織並易產生裂紋，對HAZ的沖擊韌性同樣不利。此外，凡影響冷卻速度的因素都會影響到 HAZ 的沖擊韌性，如板厚、接頭形式等。
σ相脆化
國外文獻介紹了再熱引起的雙相不銹鋼及其焊縫金屬的σ相脆化問題。母材和焊縫金屬的再熱過程中，先由α相形成細小的二次奧氏體γ*，然後析出σ相。結果表明，脆性開裂都發生於σ相以及基體與σ相的界面處，對母材斷口觀察表明，在σ相周圍區域內都為韌窩，由於α相區寬，大量生成的σ相才會使韌性降低，然而在焊縫中α相區是細小的，斷口仍表現為脆性斷裂，只要少量的σ相生成就足以引起焊縫金屬韌性的降低，因此，焊縫金屬中的σ相脆化傾向比母材要大得多。
氫致裂紋
雙相不銹鋼焊接接頭的氫脆通常發生於α相，且氫脆的敏感性隨焊接時峰值溫度的升高而增加。其微觀組織的變化為：峰值溫度增加，γ相含量減少，α相含量增加，同時由α相邊界和內部析出的Cr2N 量增加，故極易發生氫脆。
應力腐蝕開裂
母材和焊縫金屬中的裂紋都起始於α/γ界面的α相一側，並在α相內擴展。奧氏體（γ）由於其固有的低氫脆敏感性，因此，可起到阻擋裂紋擴展的作用。由於DSS 中含有一定量的奧氏體，所以其應力腐蝕開裂傾向性較小。
點蝕問題
耐點蝕是雙相不銹鋼的一個重要特性，與其化學成分和微觀組織有著密切關系。點蝕一般產生於α/γ界面，因此被認為是產生於γ相和α相之間的γ*相。這意味著γ*相中的含Cr量低於γ相。γ*相與γ相的成分不同，是由於γ* 相中 的Cr 和Mo含量低於初始γ相中的Cr、Mo含量。進一步研究表明，含N量較低的鋼，其點蝕電位對冷卻速度較為敏感。因此，在焊接含 N 量較低的雙相不銹鋼時，對冷卻速度的控制要求更加嚴格。在雙相不銹鋼焊接過程中，合理控制焊接線能量是獲得高質量雙相不銹鋼接頭的關鍵。線能量過小，焊縫金屬及熱影響區的冷卻速度過快，奧氏體來不及析出，從而使組織中的鐵素體相含量增多；如線能量過大，盡管組織中能形成足量的奧氏體，但也會引起熱影響區內的鐵素體晶粒長大以及σ相等有害相的析出。一般情況下，焊條電弧焊（Shieded Metal Arc Welding，SMAW）、鎢極氬弧焊（Gas Tungsten Arc Welding，GTAW）、葯芯焊絲電弧焊（Flux-Cored WireArc Welding，FCAW）和等離子弧焊（Plasma Arc Welding，PAW）等焊接方法均可用於雙相不銹鋼的焊接，且在焊前一般不需要採取預熱措施，焊後也不需進行熱處理。
工藝提升
1）合金元素和冷卻速度
實驗和理論計算表明：臨界區加熱後獲得雙相組織所需的臨界冷卻速率與鋼中錳含量具有一定關系。其根鋼中存在的合金元素，就可估算獲得雙相組織所需要的臨界冷卻速率，為熱處理雙相鋼生產時，選擇適當的冷卻方法提供依據。
當鋼的化學成分一定時，應在保證獲得雙相組織的前提下，盡可能採用較低的冷卻速度，使鐵素體中的碳有充分的時間擴散到奧氏體中，從而降低雙相鋼的屈服強度，提高雙相鋼的延性。如果鋼中合金元素含量較4，臨界冷卻速度過高，冷卻後鐵素體中含有較高的固溶碳，不利於獲得優良性能的雙相鋼，這時應改變鋼的化學成分，增加鋼中的合金元素含量，從而降低臨界冷卻速度，或者在雙相鋼的生產工藝中，加入補充回火工序，降低鐵素體中的固溶碳，改善雙相鋼的性能。如果鋼中含有強的碳化物形成元素，當估算臨界冷卻速率時，應考慮到這些元素對臨界區加熱時所形的奧氏體淬透性和有利影響，V和Ti的碳化物粒子可以通過相界面的釘扎作用提高奧氏體的淬透性，降低臨界冷卻速度.
2）兩階段冷卻工藝
當鋼中合金元素含量較低時，冷卻速度較慢會得到鐵素體加珠光體組織；冷卻速度較快時，則鐵素體中保留固溶碳較高，不利於降低屈服強度和提高延性。採用兩階段冷卻可以改善雙相鋼的性能，即從臨界區加熱溫度緩冷到某一溫度，然後快冷。緩冷可以使鐵素體中的碳向未轉變的奧氏體富聚。而快冷則可以避免未轉變的奧氏體等溫分解，保證獲得所需的雙相組織和性能。例如0.08%C-1.4%Mn鋼，從800℃；加熱到水冷的力學性能為：σ0.2=365PMa，σb=700MPa，σ0.2/σb=0.52，eu=18%，et=21%。如採用兩階段冷卻工藝，即在800℃；加熱後，空冷到600℃；，然後水冷，其性能為：σ0.2=280MPa，σb=600MPa，σ0.2/σb=0.47，eu=21%，et=29%。兩階段冷卻使雙相鋼的屈服強度降低，延性提高。
3）雙相鋼板熱軋後盤卷溫度的影響
對於一個給定成分的鋼，臨界區加熱時奧氏體的淬透性可以通過鋼板熱軋後高溫卷來修正。高溫盤卷可使碳、錳等合金元素在第二組（珠光體或貝氏體）中明顯富集。有利提高隨後臨界區處理時雙相鋼的綜合性能。以0.049%C-1.99%Mn-0.028%Al-0.0019%N鋼的試驗結果為例，採用兩種工藝過程：一種為普通扎制工藝，終軋溫度900℃；→油冷到600℃；盤卷→吹風冷到室溫→冷軋70%→連續退火。兩種盤卷工藝的碳和錳分布的分析結果可見高溫盤卷可使碳和錳在第二相中明顯富集，而普通的軋制工藝錳基本無富集趨勢。
用高溫盤卷以修正合金含量較低的鋼在隨後臨界區處理時的淬透性，並降低熱處理雙相鋼的屈服強度，提高其延性的技術，已在有關工廠用於熱處理雙相鋼的生產，所得到的熱處理雙相鋼板綜合性能良好，板材各部位的性能均勻，縱向、橫向性能一致。例如對0.09%C-0.44Si-1.54%Mn-0.023%Al鋼。
限制要求
1.需要對相比例進行控制，最合適的比例是鐵素體相和奧氏體相約各佔一半，其中某一相的數量最多不能超過65%，這樣才能保證有最佳的綜合性能。如果兩相比例失調，例如鐵素體相數量過多，很容易在焊接HAZ形成單相鐵素體，在某些介質中對應力腐蝕破裂敏感。
2.需要掌握雙相不銹鋼的組織轉變規律，熟悉每一個鋼種的TTT和CCT轉變曲線，這是正確指導制定雙相不銹鋼熱處理，熱成型等工藝的關鍵，雙相不銹鋼脆性相的析出要比奧氏體不銹鋼敏感的多。
3.雙相不銹鋼的連續使用溫度范圍為-50～250℃，下限取決於鋼的脆性轉變溫度，上限受到475℃脆性的限制，上限溫度不能超過300℃。
4.雙相不銹鋼固溶處理後需要快冷，緩慢冷卻會引起脆性相的析出，從而導致鋼的韌性，特別是耐局部腐蝕性能的下降。
5.高鉻鉬雙相不銹鋼的熱加工與熱成型的下限溫度不能低於950℃，超級雙相不銹鋼不能低於980℃低鉻鉬雙相不銹鋼不能低於900℃，避免因脆性相的析出在加工過程造成表面裂紋
6.不能使用奧氏體不銹鋼常用的650-800℃的消除應力處理，一般採用固溶退火處理。對於在低合金鋼的表面堆焊雙相不銹鋼後，需要進行600-650℃整體消應處理時，必須考慮到因脆性相的析出所帶來的韌性和耐腐蝕性，尤其是耐局部腐蝕性能的下降問題，盡可能縮短在這一溫度范圍內的加熱時間。低合金鋼和雙相不銹鋼復合板的熱處理問題也要同此考慮。
7.需要熟悉了解雙相不銹鋼的焊接規律，不能全部套用奧氏體不銹鋼的焊接，雙相不銹鋼的設備能否安全使用與正確掌握鋼的焊接工藝有很大關系，一些設備的失效往往與焊接有關。關鍵在於線能量和層間溫度的控制，正確選擇焊接材料也很重要。焊接接頭（焊縫金屬和焊接HAZ）的兩相比例，尤其是焊接HAZ維持必要的奧氏體數量，這對保證焊接接頭具有與母材同等的性能很重要。
8.在不同的腐蝕環境中選用雙相不銹鋼時，要注意鋼的耐腐蝕性總是相對的，盡管雙相不銹鋼有較好的耐局部腐蝕性能，就某一個雙相不銹鋼而言，他也是有一個適用的介質條件范圍，包括溫度、壓力、介質濃度、pH值等，需要慎重加以選擇。從文獻和手冊中獲取的數據很多是實驗室的腐蝕試驗結果，往往與工程的實際條件有差距，因此在選材時需要注意，必要時需要進行在實際介質中的腐蝕試驗或是現場條件下的掛片試驗，甚至模擬裝置的試驗。
焊材選用要求
焊材要求
焊材包括：①填充金屬；②保護氣體和背面保護氣體。分述如下。在焊態下使用的焊接結構，其焊縫金屬與母材相比應是合金元素鎳含量較高的。這是為了保證合適的鐵素體和奧氏體的相比例。這一純焊縫金屬在焊態下，必須有這樣的成分，即能在結晶後直接均勻地形成以奧氏體為主（30%～70%）的並含有鐵素體的雙相組織。當焊件可在1050～1100℃溫度下退火時，應該選擇與母材成分（Ni=55%～70%）相當的焊縫金屬。在這種焊接工藝中，焊後佔主要的鐵素體基體轉變形成了平衡的鐵素體/奧氏體組織。焊接雙相不銹鋼和超級雙相不銹鋼的焊材均是配套設計的。手工焊用的塗葯焊條既可以用鈦型葯皮焊條，也可以用鹼性葯皮焊條。鹼性葯皮的焊條對全位置的焊接更適宜一些，而鐵型悍條工藝性優良，在幾乎所有的實際應用中都可獲得滿意的效果。
採用填充焊絲和其他焊接方法（GTAW、GMAW、SAW）熔敷的焊縫金屬與焊絲有類似的化學成分。
背面保護氣體用於單面焊的焊管內部氣體保護，即可以用於工業純氬氣，也可以用於高純度氬氣（99.99%）。在所有情況下，氣體都應該乾燥（PrEN439：除CO2外，所有氣體最大不超過40ppm露點最高-50℃，CO2中的水分最大不超過200ppm，露點最高為-35℃），因該採取各種措施避免水分侵入保護氣體中。
保護氣體和背面保護氣體對焊縫金屬的含氮量有影響。由於保護氣體中的N2分壓低，可能從焊縫熔池中擴散出N2，從而使焊縫金屬氮量降低，最大可減少0.05%N2。存在這種危險時，在保護氣體和背面保護氣體中必須加入5%N2，以防止焊縫金屬N2損失。 [4]
焊材選用
雙相不銹鋼用的焊材，其特點是焊縫組織為奧氏體占優的雙相組織，主要耐蝕元素（鉻、鉬等）含量與母材相當，從而保證與母材相當的耐蝕性。為了保證焊縫中奧氏體的含量，通常是提高鎳和氮的含量，也就是提高約2%~4%的鎳當量。在雙相不銹鋼母材中，一般都有一定量的氮含量，在焊材中也希望有一定的含氮量，但一般不宜太高，否則會產生氣孔。這樣鎳含量較高就成了焊材與母材的一個主要區別。
根據耐腐蝕性、接頭韌性的要求不同來選擇與母材化學成分相匹配的焊條，如焊接Cr22型雙相不銹鋼，可選用Cr22Ni9Mo3型焊條，如E2209焊條。採用酸性焊條時脫渣優良，焊縫成形美觀，但沖擊韌性較低，當要求焊縫金屬具有較高的沖擊韌性，並需進行全位置焊接時，應採用鹼性焊條。當根部封底焊時，通常採用鹼性焊條。當對焊縫金屬的耐腐蝕性能具有特殊要求時，還應採用超級雙相鋼成分的鹼性焊條。
對於實心氣體保護焊焊絲，在保證焊縫金屬具有良好耐腐蝕性與力學性能的同時，還應注意其焊接工藝性能，對於葯芯焊絲，當要求焊縫成形美觀時，可採用金紅石型或鈦鈣型葯芯焊絲，當要求較高的沖擊韌度或在較大的拘束度條件下焊接時，宜採用鹼度較高的葯芯焊絲。
對於埋弧焊宜採用直徑較小的焊絲，實現中小焊接規范下的多層多道焊，以防止焊接熱影響區及焊縫金屬的脆化，並採用配套的鹼性焊劑

10. hdr雙相不銹鋼的熱處理工藝

astma890/a890m-6a是一種美國牌號的雙相不銹鋼，屬含n、高mo超級雙相不銹鋼，因具有很高的耐應力腐蝕、孔蝕和縫隙腐蝕性能，而廣泛用於製造在海水裡工作的鑄件，化學成分見表1，一般鑄件在固溶處理狀態下使用，其金相組織最理想狀態為50%鐵素體和50%奧氏體。

現有的生產工藝中，從澆注到開箱會使得astma890/a890m-6a雙相不銹鋼中δ鐵素體易於析出σ相，σ相是一種fe、cr原子比例相等的fe-cr金屬間化合物，晶體結構為正方晶系，有磁性，硬而脆。它的存在顯著地降低了雙相不銹鋼的塑性、韌性和耐腐蝕性能，形成σ相脆性，影響雙相不銹鋼鑄件的品質。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決上述技術的不足而提供一種雙相不銹鋼熱處理方法，減少加熱過程中σ相的析出，提升雙相不銹鋼的品質。

為了達到上述目的，本發明所設計的一種雙相不銹鋼熱處理方法，首先，將雙相不銹鋼鑄件放入熱處理爐，熱處理爐對雙相不銹鋼鑄件進行加熱，以大於或等於220℃/小時的速度升溫至650℃±10℃，保溫4小時，再以大於或等於220℃/小時的速度升溫至1140℃±10℃，保溫2+h小時，其中h的數值以熱處理爐內雙相不銹鋼鑄件的最大壁厚計算，h=（最大壁厚/25mm）×1小時；保溫時間結束後，熱處理爐停止加熱，隨爐冷卻至1120℃，最後將雙相不銹鋼鑄件出爐進行水淬。

作為優選，出爐進行水淬過程中，雙相不銹鋼鑄件從出爐到入水時間小於等於1分鍾。

作為優化，淬火池中水與雙相不銹鋼鑄件的重量比大於或等於5：1。

作為優化，淬火前淬火池內的水溫小於或等於30℃。

根據研究發現：astma890/a890m-6a雙相鋼含有24%-26%的cr,在700-900℃溫度范圍內長時間加熱，在高溫δ鐵素體內會析出富cr的σ相。在400-600溫度范圍內長時間加熱也會因富cr鐵素體內相變出現脆化，即產生475℃脆性。砂型鑄件由於冷卻速度慢，在以上兩個溫度范圍內停留時間長，而具有更明顯的脆性傾向。

本發明所得到的一種雙相不銹鋼熱處理方法，縮短鑄件在700-900℃、400-600℃這兩個溫度范圍內的停留時間，讓鑄件在升溫和冷卻過程中快速通過這兩個溫度區間，抑制σ相大量析出就可避免其脆化，保證鑄件的整體質量。

本發明所得到的一種雙相不銹鋼熱處理方法，鑄件的壁厚尺寸相差較大，在650℃左右保溫4小時使得鑄件壁厚較大處芯部也能均勻受熱，同時抑制了σ相的大量析出，為了防止形狀復雜的鑄件變形和開裂，並得到更細化的晶粒以及強化組織的穩定性停爐冷卻至1120℃。

附圖說明

圖1為現有技術熱處理工藝金相組織100x；

圖爛和伏2為現有技術熱處理工藝金相組織500x；

圖3為實施例1處理工藝金相組織100x；

圖4為實施例1處理工藝金相組織500x。

具體實施方式

下面通過實施例結合附圖對本發明作進一步的描述。

實施例1：

本實施例描述的一種雙相不銹鋼熱處理方法，首先，將雙相不銹鋼鑄件放入熱處理爐，熱處理爐對雙相不銹鋼鑄件進行加熱，以220℃/小時的速度升溫至650℃，保溫4小時，再以220℃/小時的速度升溫至1140℃，保溫2+h小時，其中h的數值以熱處理爐內雙相不銹鋼鑄件的最大壁厚計算，h=（最大壁飢攜厚/25mm）×1小時；保溫時間結束後，熱處理爐停止加熱，隨爐冷卻至1120℃，最後將雙相不銹鋼鑄件出爐進行水淬。

出爐進行水淬過程中，雙相不銹鋼鑄件從出爐到入水時間小於等於1分鍾。

淬火池中水與雙相不銹鋼鑄件的重量比大於或等於5：1。

淬火前淬火池內的水溫小於或等於30℃。

採用上述工藝具體對以下鑄件進行試驗，其名棚首稱為：30"-900平板閘閥體。

鑄件爐號：b1005，圖號：1-9r-230-fg01-a。

如圖1、圖2所示，採用原熱處理工藝，金相組織為奧氏體+鐵素體，鐵素體中析出部分σ相。

如圖3、圖4所示，採用本實施例方案的熱處理工藝，金相組織為奧氏體+鐵素體，鐵素體約佔50%，且δ鐵素體中無σ相的大量析出。

實施例2：

本實施例描述的一種雙相不銹鋼熱處理方法，首先，將雙相不銹鋼鑄件放入熱處理爐，熱處理爐對雙相不銹鋼鑄件進行加熱，以230℃/小時的速度升溫至660℃，保溫4小時，再以250℃/小時的速度升溫至1150℃，保溫2+h小時，其中h的數值以熱處理爐內雙相不銹鋼鑄件的最大壁厚計算，h=（最大壁厚/25mm）×1小時；保溫時間結束後，熱處理爐停止加熱，隨爐冷卻至1120℃，最後將雙相不銹鋼鑄件出爐進行水淬。

出爐進行水淬過程中，雙相不銹鋼鑄件從出爐到入水時間小於等於1分鍾。

淬火池中水與雙相不銹鋼鑄件的重量比大於或等於5：1。

淬火前淬火池內的水溫小於或等於30℃。

實施例3：

本實施例描述的一種雙相不銹鋼熱處理方法，首先，將雙相不銹鋼鑄件放入熱處理爐，熱處理爐對雙相不銹鋼鑄件進行加熱，以240℃/小時的速度升溫至640℃，保溫4小時，再以280℃/小時的速度升溫至1130℃℃，保溫2+h小時，其中h的數值以熱處理爐內雙相不銹鋼鑄件的最大壁厚計算，h=（最大壁厚/25mm）×1小時；保溫時間結束後，熱處理爐停止加熱，隨爐冷卻至1120℃，最後將雙相不銹鋼鑄件出爐進行水淬。

出爐進行水淬過程中，雙相不銹鋼鑄件從出爐到入水時間小於等於1分鍾。

淬火池中水與雙相不銹鋼鑄件的重量比大於或等於5：1。

淬火前淬火池內的水溫小於或等於30℃。

技術特徵：
1.一種雙相不銹鋼熱處理方法，其特徵是：首先，將雙相不銹鋼鑄件放入熱處理爐，熱處理爐對雙相不銹鋼鑄件進行加熱，以大於或等於220℃/小時的速度升溫至650℃±10℃，保溫4小時，再以大於或等於220℃/小時的速度升溫至1140℃±10℃，保溫2+h小時，其中h的數值以熱處理爐內雙相不銹鋼鑄件的最大壁厚計算，h=（最大壁厚/25mm）×1小時；保溫時間結束後，熱處理爐停止加熱，隨爐冷卻至1120℃，最後將雙相不銹鋼鑄件出爐進行水淬。

2.根據權利要求1所述的一種雙相不銹鋼熱處理方法，其特徵是：出爐進行水淬過程中，雙相不銹鋼鑄件從出爐到入水時間小於等於1分鍾。

3.根據權利要求1所述的一種雙相不銹鋼熱處理方法，其特徵是：淬火池中水與雙相不銹鋼鑄件的重量比大於或等於5：1。

4.根據權利要求1所述的一種雙相不銹鋼熱處理方法，其特徵是：淬火前淬火池內的水溫小於或等於30℃。

技術總結
本發明涉及熱處理技術領域，尤其是一種雙相不銹鋼熱處理方法，首先，將雙相不銹鋼鑄件放入熱處理爐，熱處理爐對雙相不銹鋼鑄件進行加熱，以大於或等於220℃/小時的速度升溫至650℃，保溫4小時，再以大於或等於220℃/小時的速度升溫至1140℃，保溫2+H小時，其中H的數值以熱處理爐內雙相不銹鋼鑄件的最大壁厚計算，H=（最大壁厚/25mm）×1小時；保溫時間結束後，熱處理爐停止加熱，隨爐冷卻至1120℃，最後將雙相不銹鋼鑄件出爐進行水淬。本發明所得到的一種雙相不銹鋼熱處理方法，縮短鑄件在700‑900℃、400‑600℃這兩個溫度范圍內的停留時間，讓鑄件在升溫和冷卻過程中快速通過這兩個溫度區間，抑制σ相大量析出就可避免其脆化，保證鑄件的整體質量。

技術研發人員：丁偉濤
受保護的技術使用者：浙江開誠機械有限公司
技術研發日：2020.09.23
技術公布日：2020.12.22