双相不锈钢316性能对比

双相不锈钢和奥氏体316L不锈钢的各项性能对比试验

所谓双相不锈钢是在其固溶组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半，一般量少相的含量也需

要达到30%。在含C较低的情况下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些钢还含有

Mo、Cu、Nb、Ti，N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，

塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不

锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间

副食和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。

由于两相组织的特点，通过正确控制化学成分和热处理工艺，使双相不锈钢兼有铁素体不锈

钢和奥氏体不锈钢的优点，它将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有

的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，正是这些优越的性能使双相不锈钢作为可焊接

的结构材料发展迅速，80年代以来已成为和马氏体型、奥氏体型和铁素体型不锈钢并列的一个钢

类。

我们选择了沈阳天宝制钢公司冶炼的00Cr22Ni5Mo3N（双相不锈钢）和316L钢做为试验钢

种，进行双相不锈钢和奥氏体不锈钢的各项性能对比试验。以便在了解316L钢的基础上，加深

对双相不锈钢的力学性能、耐腐蚀性能的了解。

1.化学成分（％）

Si S P Cr Ni Mo N

Mn

钢号分析单位 C

双相钢辽特钢质检0.029 1.00 0.25 0.0020.02721.19 5.91 2.66 0.131

316L 沈阳天宝0.01 1.35 0.32 0.0060.02417.36 14.23 2.38 －

2.机械性能

钢号热处理制度σb (Mpa)σs(Mpa)δ%

双相钢固溶1060 ℃水淬78554043

316L 固溶1050 ℃水淬56527546 从上述结果看出，双相不锈钢强度高于316L钢，屈服强度近是其2倍。

3.低倍组织

钢号中心疏松（级）一般疏松（级）方形疏松（级）

双相钢 0.50.50

316L 0.50.50

4．纯洁度

按ASTM E45A 检验结果如下：

钢号

A B C D

细粗细粗细粗细粗双相钢

0 0 0.5 0 0 0 1.0 0

0 0 1.0 0 0 0 1.0 0

316L

0 0 0.5 0.5 0 0 0.5 0

0 0 0.5 0 0 0 1.0 0

从上表中可以看出A890和316L 两炉钢的低倍组织和纯洁度水平相当。

5. 相比例的检验结果

炉号 代号 铁素体（％）

1号 45 锻棒 2号 46 3号 47

VOD TB02-761

热轧穿孔荒管

4号 46

表中的数据说明本炉钢的相比例控制比较合理，证明所采用的炼钢工艺能严格准确控制所要求的化学成分。

6．耐晶间腐蚀性能

为了验证该钢的耐腐蚀性能水平，根据Stamicarbon 对316L （尿素级）的验收标准，进行了00Cr22Ni5Mo3N （双相不锈钢）钢和316L 钢（尿素级）对比试验。其试样均为固溶态，在65 ±0.2% HNO3沸腾溶液中试验5周期，每周期48小时，其结果列如下表：

表 10

每个周期的腐蚀量，μm/48h

钢种

1周期

2周期

3周期

4周期

5周期

5个周期平均腐蚀量μm/48h

双相钢 0.8767 0.8110 1.42732 1.35864 1.119585 1.11865 316L

1.88508 0.90842 0.831655 1.71449 1.70169 1.408267

Huey 法是作为尿素用材耐蚀性的各国通用的一个主要检验方法，这个方法要求很严格，一般化学成分控制不当，钢的冶金质量不好，很难通过此法。316L （尿素级）规定5个周期平均腐蚀量≤3.3 μm/48h 为合格。从试验结果来看，00Cr22Ni5Mo3N 钢不但达到了这一要求，而且也达到了25－22－2（2RE69）奥氏体不锈钢的耐蚀标准平均腐蚀量≤1.5 μm/48h ，好于316L （尿素级）的平均腐蚀量，特别是从第5周期开始，00Cr22Ni5Mo3N 钢腐蚀量远远低于316L （尿素级）的腐蚀量，从而说明了00Cr22Ni5Mo3N 钢化学成分理想，冶金质量优良。

7.结论 双相不锈钢有以下性能特点：

（1）含钼双相不锈钢在低应力下有良好的耐氯化物应力腐蚀性能。一般18-8型奥氏体不锈钢在60°C 以上中性氯化物溶液中容易发生应力腐蚀断裂，在微量氯化物及硫化氢工业介质中用这类不锈钢制造的热交换器、蒸发器等设备都存在着产生应力腐蚀断裂的倾向，而双相不锈钢却有良好的抵抗能力。

（2）含钼双相不锈钢有良好的耐孔蚀性能。在具有相同的孔蚀抗力当量值（PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%）时，双相不锈钢与奥氏体不锈钢的临界孔蚀电位相仿。双相不锈钢与奥氏体不锈钢耐孔蚀性能与AISI 316L 相当。含25%Cr 的，尤其是含氮的高铬双相不锈钢的耐孔蚀和缝隙腐蚀性能超过了AISI 316L 。

（3）具有良好的耐腐蚀疲劳和磨损腐蚀性能。在某些腐蚀介质的条件下，适用于制作泵、阀等动力设备。

（4）综合力学性能好。有较高的强度和疲劳强度，屈服强度是18-8型奥氏体不锈钢的2倍。

固溶态的延伸率达到25%，韧性值AK（V型槽口）在100J以上。

（5）可焊性良好，热裂倾向小，一般焊前不需预热，焊后不需热处理，可与18-8型奥氏体不锈钢或碳钢等异种焊接。

（6）含低铬（18%Cr）的双相不锈钢热加工温度范围比18-8型奥氏体不锈钢宽，抗力小，可不经过锻造，直接轧制开坯生产钢板。含高铬（25%Cr）的双相不锈钢热加工比奥氏体不锈钢略显困难，可以生产板、管和丝等产品。

（7）冷加工时比18-8型奥氏体不锈钢加工硬化效应大，在管、板承受变形初期，需施加较大应力才能变形。

（8）与奥氏体不锈钢相比，导热系数大，线膨胀系数小，适合用作设备的衬里和生产复合板。也适合制作热交换器的管芯，换热效率比奥氏体不锈钢高。

（9）仍有高铬铁素体不锈钢的各种脆性倾向，不宜用在高于300°C的工作条件。双相不锈钢中含铬量愈低，σ等脆性相的危害性也愈小。

双相不锈钢（Duplex Stainless Steel，简称DSS），指铁素体与奥氏体各约占50%，，一般较少相的含量最少也需要达到3O%的不锈钢。

双相不锈钢从20世纪40年代在美国诞生以来，已经发展到第三代。它的主要特点是屈服强度可达400-550MPa，使普通不锈钢的2倍，因此可以节约用材，降低设备制造成本。在抗腐蚀方面，特别是介质环境比较恶劣（如海水，氯离子含量较高）的条件下，双相不锈钢的抗点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀及腐蚀疲劳性能明显优于普通的奥氏体不锈钢，可以与高合金奥氏体不锈钢媲美。

双相不锈钢具有良好的焊接性能，与铁素体不锈钢及奥氏体不锈钢相比，它既不像铁素体不锈钢的焊接热影响区，由于晶粒严重粗化而使塑韧性大幅降低，也不像奥氏体不锈钢那样，对焊接热裂纹比较敏感。

双相不锈钢由于其特殊的优点，广泛应用于石油化工设备、海水与废水处理设备、输油输气管线、造纸机械等工业领域，近年来也被研究用于桥梁承重结构领域，具有很好的发展前景。