雙相不銹鋼性能及鍛造

1、雙相不銹鋼性雙相不銹鋼性能及法蘭鍛造能及法蘭鍛造山西管家營(yíng)法蘭鍛造集團(tuán)有限公司山西管家營(yíng)法蘭鍛造集團(tuán)有限公司QC攻關(guān)小組學(xué)習(xí)資料攻關(guān)小組學(xué)習(xí)資料雙相不銹鋼鍛造工藝雙相不銹鋼鍛造工藝雙相不銹鋼定義雙相不銹鋼（Duplex Stainless Steel，簡(jiǎn)稱DSS），指鐵素體與奧氏體各約占50%，一般較少相的含量最少也需要達(dá)到3O%的不銹鋼。元素：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。2022-1-24楊向東2雙相不銹鋼合金元素雙相不銹鋼的最主要合金元素是Cr、Ni、Mo和N。其中Cr、Mo為增加鐵素體含量，而Ni、N

2、為奧氏體穩(wěn)定元素。有些鋼種還有Mn、Cu、W等元素。Cr、Ni、Mo能改進(jìn)抗腐蝕性。在含氯化物的環(huán)境中其抗點(diǎn)蝕及裂縫腐蝕的性能特別好。元素含量表 2022-1-24楊向東3CSiMnPSNiCrMoN0.0301.002.000.0300.0154.506.5021.0023.00 2.903.500.140.20主要機(jī)械性能特點(diǎn)該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無(wú)室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時(shí)還保持有鐵素體不銹鋼的475脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比，強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有

3、優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼。2022-1-24楊向東4基本用途雙相不銹鋼由于其特殊的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油化工設(shè)備、海水與廢水處理設(shè)備、輸油輸氣管線、造紙機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域，近年來(lái)也被研究用于橋梁承重結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具有很好發(fā)展前景。2022-1-24楊向東5發(fā)展概況雙相不銹鋼從20世紀(jì)40年代在美國(guó)誕生以來(lái)，已經(jīng)發(fā)展到第三代。它的主要特點(diǎn)是屈服強(qiáng)度可達(dá)400-550MPa，是普通不銹鋼的2倍，因此可以節(jié)約用材，降低設(shè)備制造成本。在抗腐蝕方面，特別是介質(zhì)wiki環(huán)境/wiki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(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞性能明顯優(yōu)于普通的奧氏體不銹鋼

4、，可以與高合金奧氏體不銹鋼媲美。楊向東6性能用途（1）含鉬雙相不銹鋼在低應(yīng)力下有良好的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能。一般18-8型奧氏體不銹鋼在60C以上中性氯化物溶液中容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂，在微量氯化物及硫化氫工業(yè)介質(zhì)中用這類不銹鋼制造的熱交換器、蒸發(fā)器等設(shè)備都存在著產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂的傾向，而雙相不銹鋼卻有良好的抵抗能力。2022-1-24楊向東7性能用途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(dāng)量值（PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%）時(shí)，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(dāng)。含25%Cr的，尤其是含氮的高鉻雙

5、相不銹鋼的耐孔蝕和縫隙腐蝕性能超過(guò)了AISI 316L。2022-1-24楊向東8性能用途（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(zhì)的條件下，適用于制作泵、閥等動(dòng)力設(shè)備。 （4）綜合力學(xué)性能好。有較高的強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度是18-8型奧氏體不銹鋼的2倍。固溶態(tài)的延伸率達(dá)到25%，韌性值A(chǔ)K（V型槽口）在100J以上。2022-1-24楊向東9焊接性能（5）可焊性良好，熱裂傾向小，一般焊前不需預(yù)熱，焊后不需熱處理，可與18-8型奧氏體不銹鋼或碳鋼等異種焊接。2022-1-24楊向東10加工性能（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

6、，可不經(jīng)過(guò)鍛造，直接軋制開(kāi)坯生產(chǎn)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(chǎn)板、管和絲等產(chǎn)品。 （7）冷加工時(shí)比18-8型奧氏體不銹鋼加工硬化效應(yīng)大，在管、板承受變形初期，需施加較大應(yīng)力才能變形。2022-1-24楊向東11用途（8）與奧氏體不銹鋼相比，導(dǎo)熱系數(shù)大，線膨脹系數(shù)小，適合用作設(shè)備的襯里和生產(chǎn)復(fù)合板。也適合制作熱交換器的管芯，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，不宜用在高于300C的工作條件。雙相不銹鋼中含鉻量愈低，等脆性相的危害性也愈小。 2022-1-24楊向東12雙相不銹鋼法蘭法蘭又叫法蘭盤或突緣。 是管子與管子

7、相互連接的零件。連接于管端。法蘭上有孔眼，可穿螺栓，使兩法蘭緊連。法蘭間用襯墊密封。法蘭連接由一對(duì)法蘭、一個(gè)墊片及若干個(gè)螺栓螺母組成。墊片放在兩法蘭密封面之間，擰緊螺母后，墊片表面上的比壓達(dá)到一定數(shù)值后產(chǎn)生變形，并填滿密封面上凹凸不平處，使聯(lián)接嚴(yán)密不漏。有的管件和器材已經(jīng)自帶法蘭盤，也是屬于法蘭連接。法蘭連接是管道施工的重要連接方式。雙相不銹鋼法蘭，顧名思議，是以雙相不銹鋼棒材 鋼錠 或板材之類的為原材料而生產(chǎn)出來(lái)的法蘭，簡(jiǎn)稱雙相鋼法蘭。2022-1-24楊向東13法蘭常用雙相不銹鋼材料介紹通常法蘭生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的雙相不銹鋼材料有著名的超級(jí)雙相不銹鋼S32205 、S31803 、S32750

8、 、S32760等等。雙相不銹鋼S31803 俗稱F51 其化學(xué)成份為碳 錳 硅 磷 硫 鉻 鎳 鉬 鐵 其它0.030 2.00 1.00 0.030 0.020 21.023.0 4.56.52.53.5余量 0.080.231803化學(xué)成份和著名的雙相不銹鋼2205化學(xué)材料成分相差不多，價(jià)格相差不高。所以一般采用2205雙相不銹鋼代替31803雙相不銹鋼，但31803雙相不銹鋼不可以代替2205雙相不銹鋼。2022-1-24楊向東14雙相不銹鋼牌號(hào)： F44（s31254） F51（S31803） F60（S32205） F53（S32750） F55（S32760）2022-1-24楊

9、向東15鍛造作業(yè)要領(lǐng)-加熱1 加熱溫度1180，加熱保溫時(shí)間一般為2h/100mm。加熱溫度過(guò)高、保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)超量鐵素體，使雙相不銹鋼性能上的優(yōu)勢(shì)喪失殆盡，并將出現(xiàn)高溫脆性相相。千萬(wàn)注意不要使火焰直射鍛件或使它長(zhǎng)時(shí)間在高溫區(qū)保溫。2022-1-24楊向東16雙相不銹鋼的鍛造性能奧氏體/鐵素體雙相不銹鋼的熱塑性比奧氏體不銹鋼差，因此鍛造性能差。這是由于鐵素體與奧氏體變形能力的不同，受外力作用時(shí)，鐵素體與奧氏體變形程度不均勻，產(chǎn)生附加應(yīng)力并降低了晶粒間的結(jié)合力。此外，鐵素體在大約950以下保溫時(shí)，有析出相等脆性相的危險(xiǎn)，從而降低鋼的塑性，導(dǎo)致變形困難。在鍛造雙相不銹鋼工件時(shí)，必須嚴(yán)格控制鍛

10、造工藝，且在初始12次鍛造時(shí)，變形量不能太大，只能輕輕拍打。2022-1-24楊向東17雙相不銹鋼鍛造工藝參數(shù)這類鋼的鍛造工藝參數(shù)是：始鍛溫度為1150，終鍛溫度為950。測(cè)溫點(diǎn)在離邊緣或端面50100mm 處。雙相不銹鋼2205推薦熱處理工藝為：1 000 2 h-淬火-空冷+600 2 h+550 2 h 空冷。2022-1-24楊向東18鍛造作業(yè)要領(lǐng)1開(kāi)鍛前，將加熱后的廢鋼放砧具上預(yù)熱，吊鉗（或叉具）放爐門口預(yù)熱。鍛件出爐后應(yīng)盡快送到砧上。因鍛造溫度區(qū)間很窄，氣溫較低時(shí)更容易使鍛件溫度迅速下降，塑性變劣、變形抗力提高，而含Mo 高達(dá)3的鋼種對(duì)溫度更敏感，溫度稍降，熱強(qiáng)度就迅速提高。對(duì)大直

11、徑、小高度的餅形件來(lái)說(shuō)，當(dāng)變形到最后尺寸時(shí)，由于直徑大，散熱表面增大，溫降很快，而高度變小的同時(shí)使上下砧接觸處摩擦區(qū)（不變形及粘滯區(qū)）加大，鍛件只能在錘擊下艱難變形，表面可能會(huì)出現(xiàn)大量細(xì)小龜裂，上下表面甚至?xí)霈F(xiàn)成群的網(wǎng)狀裂紋；另外，壓不動(dòng)時(shí)反復(fù)加熱會(huì)導(dǎo)致晶粒羽狀粗化；外緣冷中心熱的非對(duì)稱變形會(huì)產(chǎn)生混晶現(xiàn)象等。2022-1-24楊向東19鍛造作業(yè)要領(lǐng)2鋼錠開(kāi)鍛時(shí)要輕擊快打，消除皮下缺陷，“彌合”表面細(xì)晶薄層和里面的柱狀晶間顯微非融合區(qū)，逐步加大錘擊力量，另外，大壓下量鐓粗時(shí)最好分步壓下，中間停一會(huì)，因高溫下重?fù)粢自谥行膮^(qū)產(chǎn)生熱效應(yīng)，導(dǎo)致鍛件中心區(qū)域開(kāi)裂；鐓扁后可在轉(zhuǎn)臺(tái)上均勻轉(zhuǎn)動(dòng)、反復(fù)“剝邊”，

12、將外緣壓下后再打擊中間區(qū)域兩個(gè)好處：外緣趁熱打鐵，減少裂紋；中心一般是等軸晶的疏松區(qū)，外緣成形后再打會(huì)產(chǎn)生“模殼效應(yīng)”，在三向壓應(yīng)力下提高塑性、有利壓實(shí)、打碎粗晶。整個(gè)變形應(yīng)強(qiáng)調(diào)溫度監(jiān)控。每火的有效臨界變形量20。鍛后空冷，表面無(wú)缺陷的可水冷。2022-1-24楊向東20鍛造作業(yè)要領(lǐng)3鍛中、鍛后均應(yīng)及時(shí)清理表面缺陷，防止尖端裂縫沿晶（或位錯(cuò)方向）發(fā)展開(kāi)裂，尤其是一些與打擊方向一致的（和變形方向垂直的細(xì)長(zhǎng)裂紋）表面缺陷更應(yīng)立即停鍛清理，碳刨后馬上打磨或直接打磨。清理時(shí)將凹坑磨成1：5 的攤角。2022-1-24楊向東21熱處理要領(lǐng)11 加熱時(shí)全功率升溫，因中溫區(qū)（尤其是700-900區(qū)域）易使少量碳、氮化合物、特別是金屬間相析出沉淀，所以要快速通過(guò)中溫區(qū)。2 固溶溫度1050-1070，過(guò)高易促使鐵素體加快形成、數(shù)量增多，過(guò)低要影響固溶效果（如相不能干凈地溶解到奧氏體基體中去）。保溫時(shí)間一般為25h/100mm，按拼爐情況而定。出爐淬水速度要快。入水水溫不大于40。2022-1-24楊向東22熱處理要領(lǐng)23 熱處理前應(yīng)將大部分冷加工工作量完成，若仍有許多余量放固溶后加工的話，會(huì)產(chǎn)生較大殘余應(yīng)力，不利于腐蝕項(xiàng)目的檢驗(yàn)。4 應(yīng)避免應(yīng)力集中現(xiàn)象的出現(xiàn)。所有熱處理件的棱角應(yīng)倒成R 或斜角；凹角應(yīng)加工成R過(guò)渡。不要打鋼印。磨光表面缺陷后應(yīng)PT 確