（一）双相不锈钢的成分、组织及其对性能的影响

1.双相不锈钢的化学成分与相比例

双相不锈钢按铬的含量不同，可分成Cr18型、Cr21型和Cr25型三类，几种常用的国内外双相不锈钢牌号和化学成分见表4-20。这三类双相不锈钢的相比例（体积分数，%）大致为：铁素体相为40～60，奥氏体相为60～40。这个相比例为双相不锈钢的理想比例，对提高耐应力腐蚀能力极为有利。

表4-20 几种常用的国内外双相不锈钢牌号和化学成分

（续）

2.固溶处理的温度对双相不锈钢相比例的影响

双相不锈钢相比例一方面取决于钢材的化学成分，同时也与钢材供货状态的固溶处理温度有关。同一牌号的双相不锈钢，其固溶处理温度不同，所获得相比例差异很大，它直接影响到钢材的耐应力腐蚀性能。例如，双相不锈钢022Cr19Ni5Mo3Si2N钢板，取其试样分别在850、900、980、1100、1200及1250℃进行固溶处理，采用磁性法测量出不同温度处理后的铁素体含量，然后分别放在100℃质量分数为40%的CaCl₂溶液中进行U形弯曲试样的应力腐蚀对比试验。试验结果表明该钢以980℃固溶处理的温度为最佳。在此温度下固溶处理后铁素体的体积分数为57%，试验时间超过5000h后才产生应力腐蚀；1250℃的固溶处理后的试样，只经过10多个小时就发生了应力腐蚀，试样铁素体的体积分数高达97%。可见同一化学成分的同一牌号钢材经过不同温度的固溶处理，可获得相比例差异极大的组织。钢材中铁素体含量过高，造成粗大铁素体的数量多，钢材耐应力腐蚀的能力将大大降低。

3.σ相及其不良影响

双相不锈钢中的σ相是从铁素体相中形成的。它使钢变脆，降低了钢的延展性和耐冲击韧度，使钢材加工过程易产生各种缺陷。不同的钢材，形成σ相的温度也有差异。随着σ相数量的增加，钢材耐蚀性将明显下降。

4.475℃脆性

双相不锈钢是由奥氏体和铁素体两相组成的，其中铁素体所占体积比例很大，铁素体型不锈钢所具有的特征在双相不锈钢中也能表现出来。475℃脆性同样也发生在双相不锈钢的铁素体相内。475℃脆性提高了钢材硬度，但却大大降低了其冲击韧度值。有时为了使双相不锈钢兼有耐磨性时，也可利用475℃时效来达到提高其耐磨性的目的。除此，在使用双相不锈钢结构中应尽量避免在此温度长期工作。当然可以通过重新固溶处理来消除475℃脆性。

5.合金元素氮、碳对双相不锈钢耐应力腐蚀的影响

在奥氏体相中碳和氮是强烈的奥氏体形成元素，它们对钢的耐腐蚀是不利的，所以在双相不锈钢中要控制w（C）≤0.03%。而氮却有独特之处：在焊接接头热影响区快速冷却时，氮能促进高温下形成的铁素体逆转得到足够的奥氏体数量，以维持必要的相平衡来提高焊接接头耐蚀性，这是其他合金元素无法替代的，所以说利用和控制双相不锈钢中氮含量是一个极为重要的因素。含有φ（N）0.11%的双相不锈钢的应力腐蚀破裂敏感性指数（I_scc）为最小（见图4-3）；氮含量对022Cr19Ni5Mo3Si2N双相钢应力腐蚀破裂时间的影响规律如图4-4所示，从图中可以看到，氮的体积分数接近0.11%的双相不锈钢应力腐蚀破裂时间最长。当氮的体积分数为0.11%时，双相不锈钢中的奥氏体体积分数为71%（见图4-5），而一般认为双相不锈钢耐应力腐蚀的奥氏体相最适宜的体积分数为50%～60%。

图4-3 022Cr19Ni5Mo3Si2N钢的I_scc值与氮含量的关系

图4-4 022Cr19Ni5Mo3Si2N钢的应力腐蚀破裂时间与氮含量的关系

图4-5 022Cr19Ni5Mo3Si2N钢固溶处理后相比例与氮含量的关系

其他合金元素对钢在不同介质中耐应力腐蚀能力的影响较为复杂，如钼和铜对钢在MgCl₂溶液中抗应力腐蚀不利，而对其在高温水中的耐应力腐蚀能力则有利；硅使钢材在MgCl₂、CaCl₂溶液中有较好的耐应力腐蚀性能，而在高温水中则不耐应力腐蚀。(www.daowen.com)

（二）双相不锈钢与奥氏体型不锈钢的耐腐蚀性比较

1.耐应力腐蚀的比较

1）双相不锈钢的屈服强度比18-8型不锈钢高，即产生表面滑移所需的应力水平较高，在相同的腐蚀环境中，由于双相不锈钢的表面膜因表面滑移而破坏所需应力较大，即应力腐蚀裂纹比较难以形成。

2）双相不锈钢中一般含有较高的铬、钼合金元素，而加入这些元素都能使不锈钢具有较好的耐点腐蚀性能，不会由于点腐蚀而发展成应力腐蚀；而18-8型不锈钢中不含钼或含钼很少，其铬含量也不是很高，所以其耐点腐蚀能力较差，由点腐蚀扩展成孔蚀，成为应力腐蚀的起始点，也促成应力腐蚀裂纹的延伸。

3）由于双相不锈钢的两个相的腐蚀电极电位不同，裂纹在不同相中和在相界的扩展机制不同，其中必有对裂纹扩展起阻止或抑制作用的阶段，此时应力腐蚀裂纹发展极慢。

4）在双相不锈钢应力腐蚀过程中，无论是铁素体相，还是奥氏体相，二者之中必有一个相对另外一个相在应力腐蚀裂纹的扩展中起到极化保护或机械屏障的阻挡作用，从而阻止了裂纹向前发展的可能。此外，两个相的晶体形面取向差异，使扩展裂纹频繁改变方向，从而大大地延长了应力腐蚀裂纹的扩展期。从双相不锈钢形成的应力腐蚀裂纹往往是分枝多，扩散无一定方向，走向弯曲，发展缓慢，可以证实上述的分析。

总之，相比例和相分布是影响双相不锈钢耐应力腐蚀的最主要因素。

2.耐晶间腐蚀性能的比较

众所周知，导致18-8型不锈钢晶间腐蚀的热处理敏化温度为450～850℃，晶间腐蚀大部分是由于贫铬造成的。同样，双相不锈钢与奥氏体型不锈钢一样均会发生晶间腐蚀，且晶间腐蚀的机理也相似，只是发生晶间腐蚀情况的热处理温度和晶间腐蚀的情况有所不同而已。它们耐晶间腐蚀的程度相差不多。

3.耐孔蚀性能的比较

用022Cr19Ni5Mo3Si2N双相不锈钢与奥氏体型不锈钢（06Cr18Ni11Ti和06Cr17Ni12Mo2Ti）采用化学和电化学方法进行对比试验，发现通过用这两种方法考核，双相不锈钢022Cr19Ni5Mo3Si2N耐孔蚀性能大大优于奥氏体型不锈钢。

（三）双相不锈钢与奥氏体型不锈钢其他性能的比较

1.力学性能

双相不锈钢兼有奥氏体型不锈钢和铁素体型不锈钢力学性能的特征，见表4-21。从表中可以看出，双相不锈钢的屈服强度相当于奥氏体型不锈钢的2倍，比铁素体型超低碳氮不锈钢019Cr19Mo2NbTi〔φ（C+N）=0.06%〕高出50%。此种钢还具有良好的韧性，尤其具有较好的低温韧性。从室温到-80℃都有较高的冲击韧度a_K降至-196℃时，a_K仍有70J/cm²。这也说明，此类钢中的奥氏体相当稳定，不易转变为马氏体，这对冷加工拉拔工艺十分有利。

2.钢的成形性能

从表4-21可知，双相不锈钢的屈服强度约为18-8型不锈钢的2倍，也比铁素体型不锈钢略高，因此它的冷加工变形抗力比较大，加之易加工硬化，其冷成形性能比奥氏体型不锈钢差，与超低碳氮铁素体不锈钢相近。从钢的深冲性能对比试验中可以看到：双相不锈钢比奥氏体型不锈钢深冲性能差，变形抗力大，但比供货状态的（通常应为退火状态）06Cr13Al不锈钢好。

表4-21 几种类别不锈钢的力学性能

①相当我国GB/T 3282和GB/T 4237中022Cr25Ni6Mo2N的化学成分。

3.钢的冷弯性能

由于双相不锈钢轧制板的组织中奥氏体相与铁素体相呈条带状分布，使双相不锈钢板的横向弯曲性能差于它的纵向弯曲性能，只有当弯曲芯轴的直径大于或等于钢板厚度的3倍时，冷弯角才能达到180°。奥氏体型不锈钢和铁素体型不锈钢不存在横向和纵向弯曲如此明显的差异，当弯曲芯轴直径等于钢板厚度的2倍时，它们的冷弯角均可达到180°。