AL2003双相不锈钢

Allegheny Ludlum
AL 2003TM双相不锈钢
（UNS S32003）
简介
AL2003TM（UNS S32003）合金是一种含高N，目前仍处于专利保护期的双相不锈钢。

控制Cr、Ni、Mo、N含量并获得与AL2205合金类似的相平衡，同时降低了产品成本。

该合金填补了317型不锈钢与2205双相不锈钢耐蚀性之间的空白，同时又具有双相不锈钢较高力学性能的特点。

当热处理恰当时，含20%Cr，3%Ni，1.7%Mo和0.17N的AL2003具有比例相近的奥氏体和铁素体的混和组织，其双相的显微结构如下图。

AL2003的化学
AL2003合金的显微双相组织
成份及显微结构使其耐应力腐蚀开裂的性能高于316和317型不锈钢，同时，其屈服强度较一般的奥氏体不锈钢高一倍多。

该合金的显微结构和相平衡有利于生产管，薄板，带和板产品。

由于降低了Cr和Mo的含量，AL2003合金含有有害沉淀相如σ相的倾向小于AL2205合金。

AL2203合金可用于既要耐均匀腐蚀，同时耐氯离子应力腐蚀开裂又很重要的环境。

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表1 ASTM技术文件规定的化学成份表2 物理性能
ASTM技术文件
所涉及的ASTM技术文件如下：A240（板，薄板和带），A480，A789，A790（焊管）。

其他的产品形式应包括在ASME锅炉和压力容器规范中。

耐蚀性能
耐氯离子应力腐蚀开裂性能
无镍的铁素体不锈钢对氯化物的应力腐蚀开裂是免疫的，而另一方面，含镍的奥氏体不锈钢如304，316对应力腐蚀开裂高度敏感。

双相不锈钢具有奥氏体相和铁素体相的特点，AL2003合金的铁素体相提供了耐氯化物应力腐蚀开裂能力，使其耐氯化物应力腐蚀性能高于300系列奥氏体不锈钢。

表3显示了各种不锈钢抗应力开裂能力。

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表3
耐点腐蚀和缝隙腐蚀性能
根据ASTM标准G150可以对合金耐点腐蚀和缝隙腐蚀能力进行排序。

逐步提高试验温度，直到观察到点腐蚀，首次观察到点腐蚀的温度称为临界点蚀温度（CPT）。

CPT可以用来评价材料相对的耐点腐蚀性能，但并不是用来指示某种具体合金在氯化物溶液中应用的绝对极限温度。

试验数据表明，AL2003的CPT值为32℃，与317L合金的数值大致相等。

耐均匀腐蚀性能
AL2003耐稀还原性酸和中等浓度氧化性的腐蚀。

该合金还耐低浓度有机酸的腐蚀。

晶间腐蚀
AL2003按照ASTM A262—B，—C，—E进行试验，试验结果表明，该合金在焊后态耐晶间腐蚀。

AL2003合金双相组织中元素成份平衡，该合金在焊接区域恢复了奥氏体相。

由于低碳含量，减少了晶界沉淀相，因而AL2003合金具有优良的抗晶间腐蚀性能。

力学性能
AL2003合金室温下的力学性能见表4
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表4
高温对力学性能的影响
由于众所周知的475℃脆化的原因，在ASME锅炉和压力容器规范中限制双相不锈钢使用温度在310℃以下。

这意味着当双相不锈钢暴露在343—530℃温度范围内时，铁素体相将产生脆化。

475℃脆化现象也可出现在高于590℃热处理然后空冷的双相合金中。

对于更高合金化的双相不锈钢，如AL2205合金，还存在另一个脆化区：即530—1000℃。

在这个温度区间，由于过多的相沉淀而恶化了冲击韧性和耐蚀性能。

在一个较小的范围内，这些相也可以在AL2003合金中形成。

在脆化温度范围内暴露较长时间后，完全的退火（空冷或水冷）完全可以阻止后面的脆化，同时消除了成型应力和475℃脆性。

冲击韧性
双相的AL2003合金经受冲击载荷时，会出现由较高温度的塑性断裂转变为较低温度的脆性断裂。

当合金长时间暴露在343—530℃温度范围内时，塑性—脆性转变的温度，将会大幅度提高。

不恰当的焊接规范，例如用铬不锈钢焊丝焊接，将增加焊件脆性冲击行为的敏感性。

技术文件规定AL2003合金全尺寸试样的V型缺口冲击值在-40℃时大于54J。

焊接
AL2003合金可以采用焊接不锈钢的方法进行焊接。

自熔焊接将增加焊缝金属及邻近母材的铁素体相，随后的退火可以恢复母材中的相平衡。

自熔焊时推荐添加N以保护耐蚀性能和强度。

工业用高匹配焊接材料用于AL2003的焊接。

AWS E2209焊接材料中含有比母材更高的镍，以在焊缝金属及相邻的母材区产生相平衡。

当AL2003合金与不同金属焊接时，应选择含有高奥氏体形成元素的焊接材料进行焊接，以在焊缝金属形成全奥氏体组织。

不填丝焊的
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焊件应进行焊后热处理以获得优良的耐蚀性能和成型性能。

热处理
AL2003合金应在1010--1100℃进行热处理，然后快冷。

在1100℃附近退火时铁素体的含量将高于在1010℃附近退火时铁素体的含量。

成型
AL2003合金可以成功地进行冷弯和扩口，由于该合金的强度较一般不锈钢强度高，因而变形时需较大的载荷。

由于铁素体韧性较低，该合金被弯曲时应采用较全奥氏体材料更大的曲率半径。

当成型双相不锈钢时，其弯曲半径至少应为材料厚度的两倍。

冷成型时，变形量超过10%时，成型后应进行固溶热处理。

在400--900℃范围内的消除应力热处理对合金的性能有相反的影响，因而不予考虑。

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