雙相不鏽鋼 S31803/S32205
性能特點
雙相不鏽鋼(S31803/S32205/S32900)結合了肥粒鐵和奧斯田鐵鋼的諸多優點。鉻、氮、鉬的含量高,這類鋼材具有很好的腐蝕性能。雙相組織有助於得到高強度和高耐應力腐蝕破裂性能。雙相不鏽鋼也具有良好的焊接性。
- 極佳的耐腐蝕性,高耐應力腐蝕破裂和腐蝕疲勞性能
- 高機械強度,良好的耐磨損耐疲勞性能
- 低熱膨脹
應用
- 化工業、紙業、煉油業
- 海水淡化設備、海水系統
- 化學品運輸船貨艙和管道系統
- 海上平台的防火和防爆牆
- 橋樑、結構設計元件
- 壓力容器、熱交換器
- 渦輪葉片和傳動軸
材質 | 鉻Cr | 鎳 Ni | 鉬 Mo | 氮 N | PRE | 降伏強度 MPa |
抗拉強度 MPa |
斷面縮率 % |
硬度 HB |
2101 | 21 | 1 | 0.3 | 0.2 | 26 | 530 | 700 | 30 | 230 |
2304 | 23 | 4 | 0.3 | 0.1 | 26 | 400 | 600 | 25 | 225 |
2205 | 22 | 5 | 3 | 0.2 | 35 | 450 | 655 | 25 | 250 |
2507 | 25 | 7 | 4 | 0.25 | 42 | 550 | 795 | 15 | 255 |
金相組織
雙相不鏽鋼(S31803/S32205/S32900)在固溶條件下可得到近乎等量的肥粒鐵和奧斯田鐵。雙相不鏽鋼比奧斯田鐵更容易產生相析出的現象,脆化並降低耐蝕性。脆化溫度範圍發生在600~950℃與350~525℃。因此應避免長時間曝露在這些溫度範圍中。在正常焊接和熱處理操作中,脆化的風險比較低。
耐蝕性
耐孔蝕當量PRE =%Cr + 3 , 3x % Mo + 1 6x % N。此一數值提供簡易的材料耐腐蝕性辨識方法,數值越大代表耐腐蝕性越好。雙相不鏽鋼在各種環境中提供了很寬的耐蝕性範圍。腐蝕度低於0.1毫米/年,一般就認為具有良好的耐腐蝕性。由於雙相不鏽鋼的鉻含量較高,所以在很多腐蝕觸媒中都有優異的耐蝕性。
孔蝕和間隙腐蝕性能隨著鋼材中鉻、鉬和氮含量的增加而提高。鹽霧試驗可測得臨界孔蝕溫度-CPT。在這個溫度下孔蝕開始發生。ASTM G48方法F-在6 % FeCl3 + 1 % HCI中測量的典型臨界間隙腐蝕溫度 CCT 。不同產品和不同表面處理可能顯示出不同於圖中的CCT值。
奧斯田鐵系不鏽鋼在高溫含氣化物環境下可能發生應力腐蝕破裂- SCC 。雙相不鏽鋼則不太容易發生這種類型的腐蝕。CCT 圖中所示為這種試驗的結果。很明顯雙相不鏽鋼勝過 304L和 316L 奧斯田鐵不鏽鋼。
硫化氫和氯化物存在環境中時會增加應力腐蝕破裂的風險,在油井的鑽探中可能就存在這種環境。S31803已被證明具有良好的耐應力腐蝕破裂性,為NACE MR0175(標準材料規範-高硫含量油田環境中耐硫化物應力破裂和應力腐蝕的金屬)認可的材料。
雙相組織與碳含量低,造就雙相不鏽鋼耐晶間腐蝕的性能非常好。其成份確保了焊接後在熱影響區重新形成奧斯田鐵相,大大降低了碳化物和氮化物在晶界析出的風險。
結合了高硬度和良好的耐蝕性,雙相不鏽鋼據有優異的耐沖蝕腐蝕性能。因此應用在會對結構造成磨損的含顆粒的流體沖刷就相當有益,例如夾帶砂與鹽結晶體的管線系統。高機械強度和非常好的耐蝕性賦予雙相不鏽鋼很高的腐蝕疲勞強度。2205和316L在人工海水中的S-N曲線顯示,2205的腐蝕疲勞強度較316L高得多。
雙相不鏽鋼2205
化學成份:
UNS |
碳C |
矽Si |
錳Mn |
磷P |
硫S |
鉻Cr |
鎳Ni |
鉬Mo |
N |
S31803 |
≤0.030 |
≤1.00 |
≤2.00 |
≤0.030 |
≤0.020 |
21.0-23.0 |
4.5-6.5 |
2.5-3.5 |
0.08-0.20 |
S32205 |
≤0.030 |
≤1.00 |
≤2.00 |
≤0.030 |
≤0.020 |
22.0-23.0 |
4.5-6.5 |
3.0-3.5 |
0.14-0.20 |
Mechanical Properties (ASTM A182):
UNS |
降伏強度 (MPa) |
抗拉強度 (MPa) |
延伸率 (%) |
斷面縮率 R.A.% |
硬度(A479) | |
S31803(F51) | ≧450MPa | ≧620MPa | ≧25% | ≧45% | <30HRC | (<290HB) |
S32205(F60) | ≧450MPa | ≧655MPa | ≧25% | ≧45% | <30HRC | (<290HB) |
特性:
UNS S31803,UNS S32205通常被稱為的雙相2205,其包含比例大約相等的鐵素體和奧氏體的混合組織。是“雙相”不銹鋼名稱來源。在超過70年前瑞典開發,於亞硫酸鹽造紙行業中,被用來克服軸承冷卻水和其他腐蝕性化學產品造成的腐蝕問題。之後,刻意將氮作為合金劑,迅速成為雙相主流的不銹鋼組成合金成分。
當說到2205雙相鋼,即是指定UNS S31803/F51鋼種牌號。而UNS S32205/F60,則是可符合2205但取其較高的耐腐蝕的成分範圍。 即UNS S32205中要求含有較高的鉻、氮、鉬含量範圍,從而保證了更好的耐腐蝕性。通常工廠會生廠出S32205,使其成分符合兩個牌號的產品UNS S31803/S32205 。