雙相不銹鋼是指固溶性組織中含有鐵素體和馬氏體的不銹鋼，較少的相位含量應(yīng)達到30%以上。一般來說，兩個相位的比例分別占一半是合適的。通過正確控制化學成分和選擇合理的熱處理方法，考慮到奧氏體不銹鋼的優(yōu)異韌性和焊接性能，以及鐵素體不銹鋼的高強度和耐氟化物晶間腐蝕性能。雙相不銹鋼因其優(yōu)異的機械性能和耐腐蝕性，廣泛應(yīng)用于石油、化工、船舶和海底管道。

自上世紀30年代以來，雙相不銹鋼已經(jīng)發(fā)展了三代。20世紀60年代中期瑞典開發(fā)的第一代雙相不銹鋼RE以60鋼為代表，其特點是極低碳，鉻含量為18%。20世紀70年代，第二代雙相不銹鋼歸功于二次精煉技術(shù)AOD和VOD隨著方法的出現(xiàn)和普及，超低碳鋼更容易獲得(C≤0.03%)。與此同時，鋼中加入了氮，使其耐腐蝕性與304不銹鋼相當，其強度是304不銹鋼的兩倍，力學性能相當于2205雙相不銹鋼。上世紀80年代末，屬于第三代的超雙相不銹鋼被開發(fā)出來，其代表性模型包括SAF2507,Zeron100等。這種鋼碳含量極低，含有高鉬和高氮。這種鋼材具有很強的耐孔蝕性，耐孔蝕性大于40。20世紀70年代中期，中國開始研發(fā)雙相不銹鋼，其中00OCr18Ni5Mo3Si雙相不銹鋼已納入國家標準GB/T1200007年，不銹鋼棒GB/T不銹鋼冷軋鋼板和鋼帶3280-2007，CB/T不銹鋼熱軋鋼板和鋼帶4237-2007。選用稀土改性，用鎳代氮，研制出綜合性能良好的新型雙相不銹鋼。

SAF2507非常雙相不銹鋼由于其極低的碳和高合金成分設(shè)計，具有強度大的熱裂趨勢小.它具有導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)低的優(yōu)點，具有強的耐腐蝕性、應(yīng)力腐蝕性和氟化物晶間腐蝕性，甚至能適應(yīng)惡劣的環(huán)境，如有機酸和一定范圍的無機酸，日益成為研究的重點。

不銹鋼中合金元素的具體作用：

(1)鉻的作用:鉻是由強鐵素體產(chǎn)生的元素，能有效擴大α縮小y相區(qū)。鉻可以促進不銹鋼表面的致密層Crz0、保護膜，具有良好的耐腐蝕性。增加鉻的含量，提高不銹鋼的耐腐蝕性。但鉻的含量不應(yīng)太高，否則會提高脆性轉(zhuǎn)變溫度，對不銹鋼的塑料韌性產(chǎn)生不利影響。鉻還可以提高不銹鋼的硬度。

(2)鉬的功效:鉬增強了鈍化膜的穩(wěn)定性，對提高不銹鋼的耐蝕性和耐氯離子晶間的腐蝕性有顯著影響。鉬擴大了金屬間化合物等溫轉(zhuǎn)化曲線的沉淀范圍α與X等金屬之間的化合物更容易沉淀，導(dǎo)致不銹鋼在增加硬度的同時增加脆性轉(zhuǎn)化傾向。

（3）氮的作用：氮對馬氏體相的生成和穩(wěn)定性有很強的促進作用，抑制鐵相的生長，導(dǎo)致晶格失真，對不銹鋼有固溶強化作用，增加不銹鋼的強度。控制兩個相位的比例.用氫代替高鎳，降低生產(chǎn)成本。

（4）稀有元素的作用：稀土能凈化鋼中的氧、硫等有害雜質(zhì)，抑制氫氣開裂。稀土可以控制夾雜物的形態(tài)，從而提高夾雜物在晶界的產(chǎn)生和擴展能力。此外，稀有元素展。此外，稀有元素可以增加非均質(zhì)核，細化晶粒，改善雙相鋼結(jié)構(gòu)，提高其力學性能。

合金元素對2507非常雙相不銹鋼組織和性能的影響

2507非常雙相不銹鋼含有極低的碳和更高的合金元素，具有*的力學性能和耐腐蝕性，耐氯離子晶間腐蝕和耐縫隙腐蝕尤其是高Cr,高Mo與普通雙相不銹鋼相比，高N的平衡設(shè)計在耐腐蝕性和強度方面具有明顯的優(yōu)勢，因此應(yīng)用于一些需要更高強度和更高耐腐蝕性的惡劣環(huán)境，其核心化學成分如表1所示。

熱處理方法影響2507雙相不銹鋼的組織和性能

雙相不銹鋼的組織和性能主要取決于鐵素體相和馬氏體相的比例，化學成分和熱處理方法是決定兩相比例的重要因素。在某些化學成分的情況下，正確控制熱處理方法變得至關(guān)重要。如果固體溶解溫度不合適或在300~1000℃如果進行等溫時效，將沉淀二次馬氏體和滲碳體﹑氮化物和金屬間相會大大降低雙相不銹鋼的綜合力學性能和耐腐蝕性。

對2507非常雙相不銹鋼組織的固溶溫度及時處理

95o℃馬氏體相程中，馬氏體相呈長條狀、連續(xù)分布，隨著固溶溫度的升高，馬氏體相逐漸分布在鐵素體基底上。張壽祿等l5.研究表明，熱軋狀態(tài)α相含量約為13.80%,在950℃和1000℃熱軋溫度下的熱軋態(tài)α相并沒有被清除，反而增加了。還有一個實驗解釋，因為Cr,Mo含量增加,α相孕育期縮短，α增加相析出量。此外，馬氏體相含量降低，鐵素體相含量顯著增加。α相在1020℃固溶溫度明顯溶解，含量降至9.50%。固溶溫度上升到1050℃,a相基本溶解，在背散射電子圖像中顯示零星白點。在1080℃沒有觀察到白色沉淀物，也就是此時α相已*溶解。之后，隨著固溶溫度的升高，鐵素體相的比例接近直線，而奧氏體相的比例繼續(xù)下降，在1100℃減幅最大，并在1150℃兩相比例接近1:1。溫度持續(xù)上升，兩相晶粒尺寸增加，在1250℃時急劇長大，尤其是鐵素體晶體。研究表明，通過α化學和反化學處理最終可以使高溫8相組織得到細化。固溶溫度上升到1300℃與此時成為單相鐵素體組織的2205雙相不銹鋼不同，其馬氏體相并未消失，面積分數(shù)約為32.10%。

類似于205雙相不銹鋼，2507非常雙相不銹鋼650~950℃時效處理也會沉淀α相，x相，金屬間相，如氮化物，α主要危害成分是相。研究樣本1250℃固溶2h后期處理。結(jié)果表明，鐵素體基材或雙相晶界處分布了時效處理后的所有沉淀相。時效溫度為650℃當鐵素體晶體沉淀出少量黑時，XRD其具體成分無法檢測。根據(jù)成分分析和TEM觀察，確定析出相主要是X相。750℃經(jīng)過時效處理后，鐵素體基材和兩相晶界處有黑點狀和島狀沉淀物，保溫時間越長，沉淀物越多。通過EDS和XRD確定沉淀物的手段是α相和x相。此外，隨著保溫時間的延長，X相晶體先變大，然后變小，最后呈圓形尖角，而X相晶體則呈圓形，α晶體逐漸粗化，形狀變化不大。經(jīng)850℃在時效性處理中，有更多的粗粒狀島狀沉淀物，通過成分分析得到的沉淀物是O相，并伴有二次馬氏體y:生成。試樣經(jīng)950℃時效處理后，鐵素體基材沒有沉淀物，兩相晶界沉淀少量α相和y。在時效處理過程中，馬氏體相和鐵素體相的含量也隨著時效時間的變化而變化。實驗結(jié)果顯示，920℃時效溫度下，隨時效時間延長，o相和y相含量增加α相含量降低。其中，相位增長緩慢而緩慢α相在5min當時效達到120時，內(nèi)部急劇下降，然后逐漸趨于平緩min有時*轉(zhuǎn)變，o如圖1所示，相變正好相反。

α主要影響因素

α相位是一個復(fù)雜的正方形結(jié)構(gòu)，通常為塊狀和半網(wǎng)狀鐵素體和馬氏體相界[28]，依靠合金元素的擴散置換和兩相之間的重新分布。α相位屬于材料中的主要有害相位，因此進行了分析α對雙相不銹鋼的力學性能和耐腐蝕性能具有重要意義。研究表明，o影響因素的分析主要包括化學成分、固溶處理、時效處理、預(yù)熱冷變形和兩相關(guān)系等。

影響化學成分

研究數(shù)據(jù)顯示，改進Cr,Mo鐵素體產(chǎn)生的元素含量不僅可以縮短α相形成的妊娠期，并能使α在較高的固溶溫度下，相平穩(wěn)存在。CrMo元素含量的增加促進了鐵素體相體積分數(shù)的增加，這是由共析轉(zhuǎn)化而來的α→0yz,進而導(dǎo)致α增加相析出量。

影響固溶處理

選擇合適的固溶溫度和較大的冷卻速度可以有效抑制α相的分析。研究表明，固溶溫度升高可以減緩α相產(chǎn)生，但對O相的最終沉淀沒有影響。提高固溶溫度會增加鐵素體的含量，進而使鐵素體中的含量增加Cr.Mo減少元素的百分比含量，延遲α相產(chǎn)生時間。另一方面，因為α相位主要在兩相界面處形成核心。馬氏體相位含量的減少和鐵素體位含量的增加導(dǎo)致兩相界面的減少α相析出。

影響時效處理

o相可在650~950℃穩(wěn)定分析。如前文所述，在同一時效溫度下，時效時間越長，α分析量越大。隨著時效溫度的升高，o分析速度變快。當時效溫度較低時，先沉淀X相，時效溫度升高，Cr,Mo擴散系數(shù)增加，x→α轉(zhuǎn)變過程加速，o相分析量增加。研究表明，盡量避免α時效溫度不應(yīng)高于600℃。