雙相不銹鋼性能及鍛造

雙相不銹鋼性能及法蘭鍛造QC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定義雙相不銹鋼（DuplexStainlessSteel，簡稱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。2024/4/82楊向東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CSiMnPSNiCrMoN≦0.030≦1.00≦2.00≦0.030≦0.0154.50~6.5021.00~23.002.90~3.500.14~0.20

2024/4/83楊向東主要機(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。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼。2024/4/84楊向東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。2024/4/85楊向東發(fā)展概況雙相不銹鋼從20世紀(jì)40年代在美國誕生以來，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，可以與高合金奧氏體不銹鋼媲美。6楊向東性能——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60°C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。2024/4/87楊向東性能——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AISI316L相當(dāng)。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AISI316L。2024/4/88楊向東性能——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。2024/4/89楊向東焊接性能（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。2024/4/810楊向東加工性能（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，可不經(jīng)過鍛造，直接軋制開坯生產(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。2024/4/811楊向東用途（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。2024/4/812楊向東雙相不銹鋼法蘭法蘭又叫法蘭盤或突緣。是管子與管子相互連接的零件。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)出來的法蘭，簡稱雙相鋼法蘭。2024/4/813楊向東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雙相不銹鋼S32205、S31803、S32750、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≤0.02021.0~23.0 4.5~6.5 2.5~3.5 余量0.08～0.231803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。2024/4/814楊向東雙相不銹鋼牌號：F44（s31254）

F51（S31803）

F60（S32205）

F53（S32750）

F55（S32760）2024/4/815楊向東鍛造作業(yè)要領(lǐng)-加熱

1加熱溫度≤1180℃，加熱保溫時(shí)間一般為2h/100mm。加熱溫度過高、保溫時(shí)間過長時(shí)會出現(xiàn)超量鐵素體，使雙相不銹鋼性能上的優(yōu)勢喪失殆盡，并將出現(xiàn)高溫脆性相δ相。千萬注意不要使火焰直射鍛件或使它長時(shí)間在高溫區(qū)保溫。2024/4/816楊向東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δ鐵素體與奧氏體變形能力的不同，受外力作用時(shí)，δ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σ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)格控制鍛造工藝，且在初始1~2次鍛造時(shí)，變形量不能太大，只能輕輕拍打。2024/4/817楊向東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℃。測溫點(diǎn)在離邊緣或端面50～100mm處。雙相不銹鋼2205推薦熱處理工藝為：1000℃×2h-淬火-空冷+600℃×2h+550℃×2h空冷。2024/4/818楊向東鍛造作業(yè)要領(lǐng)1開鍛前，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﹪的鋼種對溫度更敏感，溫度稍降，熱強(qiáng)度就迅速提高。對大直徑、小高度的餅形件來說，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，壓不動時(shí)反復(fù)加熱會導(dǎo)致晶粒羽狀粗化；外緣冷中心熱的非對稱變形會產(chǎn)生混晶現(xiàn)象等。2024/4/819楊向東鍛造作業(yè)要領(lǐng)2鋼錠開鍛時(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，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)域開裂；鐓扁后可在轉(zhuǎn)臺上均勻轉(zhuǎn)動、反復(fù)“剝邊”，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，表面無缺陷的可水冷。2024/4/820楊向東鍛造作業(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。2024/4/821楊向東熱處理要領(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，所以要快速通過中溫區(qū)。2固溶溫度1050-1070℃，過高易促使鐵素體加快形成、數(shù)量增多，過低要影響固溶效果（如σ相不能干凈地溶解到奧氏體基體中去）。保溫時(shí)間一般為2．5h/100mm，按拼爐情況而定。出爐淬水速度要快。入水水溫不大于40℃。2024/4/822楊向東熱處理要領(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過渡。不要打鋼印。磨光表面缺陷后應(yīng)PT確認(rèn)無裂后再進(jìn)爐