2205 2507超级双相不锈钢性能规范

编制：韩振猛

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2205、2507双相不锈钢性能规范

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30%的不锈钢。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，强度高且耐晶间腐蚀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。

一、SAF2205、SAF2507双相不锈钢各国牌号对照表及常用标准

表1.0

二、化学成分

表2.0 化学成分

钢号 C ≤ Mn ≤ Si ≤ S ≤ P ≤ Cr Ni Mo Cu ≤ N SAF2507 0.03 1.2 0.80 0.02 0.035 24.0/26.0 6.0/8.0 3.0/5.0 0.5

0.24/

0.32 SAF2205

0.03

2.0

1.0

0.02

0.03

21.0/23.0

4.5/6.5

2.5/

3.5

0.08/0.2 三、力学性能

SAF2507、SAF2205的力学性能，低温冲击性能，高温拉伸性能见表3.0、表4.0、表5.0。

类别

国家

材料牌号

材料标准

国标

美标

SAF2507 超级 双相钢

中国

00Cr25Ni7Mo4N

管材：GB 13296-91、

GB/T 14976-2002、

GB/T 14975-2002

棒材：GB 1220-2007

板材：GB/T 3280-2007

管材：ASTM A789、ASTM A790、

ASTM A1016、ASTM A999、

ASTM A928

棒材：ASTM A276、ASTM A479、

ASTM A484

板材：ASTM A240/A240M-05

美国 UNS S32750 瑞典 SAF2507 德国 W.Nr.1.4410 SAF2205 双相钢 中国

00Cr22Ni5Mo3N

美国 UNS 31803/S32205 瑞典 SAF2205 德国 W.Nr.1.4462

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表3.0 在68 ºF 的力学性能

表4.0 低温冲击性能

温度ºF 室温 32 -4 -40 -76 -112 -148 -320 SAF2507 冲击能 ft ·lbf

162 162 155 140 110 44 30 7 SAF2205

表5.0 高温拉伸性能

SAF2507 SAF2205 温度/ºF

68 212 392 572 122 212 392 572 0.2%残余变形的屈服强度/ksi 78 70 58 55 60 52 45 41 1%残余变形的屈服强度/ksi 91 77 65 61 - - - - 极限抗拉强度/ksi 113

101

94

94

96

90

83

81 四、热处理 1.交货前热处理要求

表6.0 交货前热处理要求

牌号 温度 淬火

SAF2205 1020/℃-1100/℃ 在空气或水中迅速冷却 SAF2507

1025/℃-1125/℃

在空气或水中迅速冷却

2.热加工

双相不锈钢应在（1875-2050）ºF 之间的温度下进行热加工。然后在不低于1880ºF 的温度下固溶退火并快速空淬或水淬。

宝钢关于该钢热变形行为的研究认为，在实际的工业生产中双相不锈钢可以选用的热加工温度为（1000-1200）℃。而国内研究发现，该钢低于1040℃加热时，钢中容易形成σ相，因此热加工时温度应大于1040℃。

必要时，双相不锈钢热加工成形后可进行固溶处理，一般选用温度为1050-1100℃。

SAF2205 SAF2507 极限抗拉强度/ksi

≥90（620MPa ） ≥110（800 MPa ） 0.2%残余变形的屈服强度/ksi ≥65（450MPa ）

≥80（550 MPa ）

1%残余变形的屈服强度/ksi - ≥91 伸长率（2in ）/% ≥25 ≥25 硬度，HRC ≥30.5 ≥32 冲击能，ft ·lbf -

≥74

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3.焊接性能

值得一提的是, 双相钢一般不进行焊后热处理

双相不锈钢的焊接性兼有奥氏体钢和铁素体钢各自的优点，并减少了其各自的不足之处。

1) 热裂纹的敏感性比奥氏体钢小得多。

2) 冷裂纹的敏感性比一般低合金高强钢也小得多。

3) 双相不锈钢焊接时主要问题不在焊缝，而在热影响区，因为在焊接热循环作用下，热影响区处于快冷非平衡态，冷却后总是保留更多的铁素体，从而增大了腐蚀倾向和氢致裂纹（脆化）的敏感性。

4) 双相不锈钢焊接接头有析出δ相脆化的可能，δ相是Cr和Fe的金属间化合物，它的形成温度范围600-1000℃，不同钢种形成δ相的温度不同，如00Cr18Ni5Mo3Si2 钢在800-900℃，而双相不锈钢

00Cr25Ni7Mo3CuN的在800-900℃，850℃时最敏感。形成δ相需经一定的时间，一般1-2 min萌生1-2 minδ相增多并长大。因此，焊接时应采用小热输入，快速冷却，消应力处理时应采用较低的温度，如550-600℃为宜。

5) 双相不锈钢含有50%的铁素体，同样也存在475℃脆性，但不如铁素体不锈钢那样敏感。双相钢中的铁素体在300-525℃之间长期保温会析出高铬α相，而在475℃最敏感，使双相钢发生脆化。由于α相析出时间较长，故对一般焊接影响不大，但应限制双相不锈钢的工作温度不高于250℃。

双相不锈钢的焊接件，由于工艺不当，一旦产生δ相或析出α相引起475℃脆性，则可采用固溶处理使之消除。

双相不锈钢的扩散氢含量不及奥氏体不锈钢，因此焊材中或周围环境中氢的质量浓度较高时，则会在焊接双相不锈钢时出现氢致裂纹和脆化。

五、特性

1.与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢具有如下优势：

1）屈服强度比奥氏体不锈钢高一倍多，且具有成型需要的足够的塑韧性。采用双相不锈钢制造储罐或压力容器的壁厚要比常用的奥氏体减少30-50%，有利于降低成本。

2）具有优异的耐应力腐蚀破裂的能力，即使是含合金量最低的双相不锈钢也有比奥氏体不锈钢更高的耐应力腐蚀破裂的能力，尤其在含氯离子的环境中。应力腐蚀是普通奥氏体不锈钢难以解决的突出问题。 3）在许多介质中应用最普遍的2205双相不锈钢的耐腐蚀性优于普通的316L奥氏体不锈钢，而超级双相不锈钢具有极高的耐腐蚀性。在一些介质中，如醋酸，甲酸等甚至可以取代高合金奥氏体不锈钢，乃至耐蚀合金。

4）具有良好的耐局部腐蚀性能，与合金含量相当的奥氏体不锈钢相比，它的耐磨损腐蚀和疲劳腐蚀性