1、双相不锈钢性能及法兰锻造,山西管家营法兰锻造集团有限公司 QC攻关小组学习资料 双相不锈钢锻造工艺,双相不锈钢定义,双相不锈钢（Duplex Stainless Steel，简称DSS），指铁素体与奥氏体各约占50%，一般较少相的含量最少也需要达到3O%的不锈钢。 元素： 在含C较低的情况下，Cr含量在18%28%，Ni含量在3%10%。有些钢还含有Mo、Cu、Nb、Ti，N等合金元素。,2018/10/11,杨向东,2,双相不锈钢合金元素,双相不锈钢的最主要合金元素是Cr、Ni、Mo和N。其中Cr、Mo为增加铁素体含量，而Ni、N为奥氏体稳定元素。有些钢种还有Mn、Cu、W等元素。Cr、Ni
2、、Mo能改进抗腐蚀性。在含氯化物的环境中其抗点蚀及裂缝腐蚀的性能特别好。 元素含量表,2018/10/11,杨向东,3,主要机械性能特点,该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。,2018/10/11,杨向东,4,基本用途,双相不锈钢由于其特殊的优点，广泛应用于石油化工设备、海水与废水处理设备、输油输气管线、造纸机械等工业领域，近年
3、来也被研究用于桥梁承重结构领域，具有很好发展前景。,2018/10/11,杨向东,5,发展概况,双相不锈钢从20世纪40年代在美国诞生以来，已经发展到第三代。它的主要特点是屈服强度可达400-550MPa，是普通不锈钢的2倍，因此可以节约用材，降低设备制造成本。在抗腐蚀方面，特别是介质wiki环境/wiki比较恶劣（如海水，氯离子含量较高）的条件下，双相不锈钢的抗点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀及腐蚀疲劳性能明显优于普通的奥氏体不锈钢，可以与高合金奥氏体不锈钢媲美。,杨向东,6,性能用途,（1）含钼双相不锈钢在低应力下有良好的耐氯化物应力腐蚀性能。一般18-8型奥氏体不锈钢在60C以上中性氯化物溶液中
4、容易发生应力腐蚀断裂，在微量氯化物及硫化氢工业介质中用这类不锈钢制造的热交换器、蒸发器等设备都存在着产生应力腐蚀断裂的倾向，而双相不锈钢却有良好的抵抗能力。,2018/10/11,杨向东,7,性能用途,2）含钼双相不锈钢有良好的耐孔蚀性能。在具有相同的孔蚀抗力当量值（PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%）时，双相不锈钢与奥氏体不锈钢的临界孔蚀电位相仿。双相不锈钢与奥氏体不锈钢耐孔蚀性能与AISI 316L相当。含25%Cr的，尤其是含氮的高铬双相不锈钢的耐孔蚀和缝隙腐蚀性能超过了AISI 316L。,2018/10/11,杨向东,8,性能用途,（3）具有良好的耐腐蚀疲劳和磨损腐蚀性能。在某些
5、腐蚀介质的条件下，适用于制作泵、阀等动力设备。（4）综合力学性能好。有较高的强度和疲劳强度，屈服强度是18-8型奥氏体不锈钢的2倍。固溶态的延伸率达到25%，韧性值AK（V型槽口）在100J以上。,2018/10/11,杨向东,9,焊接性能,（5）可焊性良好，热裂倾向小，一般焊前不需预热，焊后不需热处理，可与18-8型奥氏体不锈钢或碳钢等异种焊接。,2018/10/11,杨向东,10,加工性能,（6）含低铬（18%Cr）的双相不锈钢热加工温度范围比18-8型奥氏体不锈钢宽，抗力小，可不经过锻造，直接轧制开坯生产钢板。含高铬（25%Cr）的双相不锈钢热加工比奥氏体不锈钢略显困难，可以生产板、管和
6、丝等产品。（7）冷加工时比18-8型奥氏体不锈钢加工硬化效应大，在管、板承受变形初期，需施加较大应力才能变形。,2018/10/11,杨向东,11,用途,（8）与奥氏体不锈钢相比，导热系数大，线膨胀系数小，适合用作设备的衬里和生产复合板。也适合制作热交换器的管芯，换热效率比奥氏体不锈钢高。（9）仍有高铬铁素体不锈钢的各种脆性倾向，不宜用在高于300C的工作条件。双相不锈钢中含铬量愈低，等脆性相的危害性也愈小。,2018/10/11,杨向东,12,双相不锈钢法兰,法兰又叫法兰盘或突缘。 是管子与管子相互连接的零件。连接于管端。法兰上有孔眼，可穿螺栓，使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。法兰连接由一对
7、法兰、一个垫片及若干个螺栓螺母组成。垫片放在两法兰密封面之间，拧紧螺母后，垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形，并填满密封面上凹凸不平处，使联接严密不漏。有的管件和器材已经自带法兰盘，也是属于法兰连接。法兰连接是管道施工的重要连接方式。 双相不锈钢法兰，顾名思议，是以双相不锈钢棒材 钢锭 或板材之类的为原材料而生产出来的法兰，简称双相钢法兰。,2018/10/11,杨向东,13,法兰常用双相不锈钢材料介绍,通常法兰生产厂家所生产的双相不锈钢材料有著名的超级双相不锈钢S32205 、S31803 、S32750 、S32760等等。 双相不锈钢S31803 俗称F51 其化学成份为 碳 锰 硅
8、 磷 硫 铬 镍 钼 铁 其它 0.030 2.00 1.00 0.030 0.020 21.023.0 4.56.5 2.53.5 余量 0.080.2 31803化学成份和著名的双相不锈钢2205化学材料成分相差不多，价格相差不高。所以一般采用2205双相不锈钢代替31803双相不锈钢，但31803双相不锈钢不可以代替2205双相不锈钢。,2018/10/11,杨向东,14,双相不锈钢牌号：,F44（s31254）F51（S31803）F60（S32205）F53（S32750）F55（S32760）,2018/10/11,杨向东,15,锻造作业要领-加热,1 加热温度1180，加热保温时
9、间一般为2h/100mm。加热温度过高、保温时间过长 时会出现超量铁素体，使双相不锈钢性能上的优势丧失殆尽，并将出现高温脆性相相。千万注意不要使火焰直射锻件或使它长时间在高温区保温。,2018/10/11,杨向东,16,双相不锈钢的锻造性能,奥氏体/铁素体双相不锈钢的热塑性比奥氏体不锈钢差，因此锻造性能差。这是由于铁素体与奥氏体变形能力的不同，受外力作用时，铁素体与奥氏体变形程度不均匀，产生附加应力并降低了晶粒间的结合力。此外，铁素体在大约950以下保温时，有析出相等脆性相的危险，从而降低钢的塑性，导致变形困难。在锻造双相不锈钢工件时，必须严格控制锻造工艺，且在初始12次锻造时，变形量不能太大
10、，只能轻轻拍打。,2018/10/11,杨向东,17,双相不锈钢锻造工艺参数,这类钢的锻造工艺参数是： 始锻温度为1150， 终锻温度为950。 测温点在离边缘或端面50100mm 处。 双相不锈钢2205推荐热处理工艺为： 1 000 2 h-淬火-空冷+600 2 h+550 2 h 空冷。,2018/10/11,杨向东,18,锻造作业要领1,开锻前，将加热后的废钢放砧具上预热，吊钳（或叉具）放炉门口预热。锻件出炉后应尽快送到砧上。因锻造温度区间很窄，气温较低时更容易使锻件温度迅速下降，塑性变劣、变形抗力提高，而含Mo 高达3的钢种对温度更敏感，温度稍降，热强度就迅速提高。对大直径、小高度
11、的饼形件来说，当变形到最后尺寸时，由于直径大，散热表面增大，温降很快，而高度变小的同时使上下砧接触处摩擦区（不变形及粘滞区）加大，锻件只能在锤击下艰难变形，表面可能会出现大量细小龟裂，上下表面甚至会出现成群的网状裂纹；另外，压不动时反复加热会导致晶粒羽状粗化；外缘冷中心热的非对称变形会产生混晶现象等。,2018/10/11,杨向东,19,锻造作业要领2,钢锭开锻时要轻击快打，消除皮下缺陷，“弥合”表面细晶薄层和里面的柱状晶间显微非融合区，逐步加大锤击力量，另外，大压下量镦粗时最好分步压下，中间停一会，因高温下重击易在中心区产生热效应，导致锻件中心区域开裂；镦扁后可在转台上均匀转动、反复“剥边”
12、，将外缘压下后再打击中间区域两个好处：外缘趁热打铁，减少裂纹；中心一般是等轴晶的疏松区，外缘成形后再打会产生“模壳效应”，在三向压应力下提高塑性、有利压实、打碎粗晶。整个变形应强调温度监控。每火的有效临界变形量20。锻后空冷，表面无缺陷的可水冷。,2018/10/11,杨向东,20,锻造作业要领3,锻中、锻后均应及时清理表面缺陷，防止尖端裂缝沿晶（或位错方向）发展开裂，尤其是一些与打击方向一致的（和变形方向垂直的细长裂纹）表面缺陷更应立即停锻清理，碳刨后马上打磨或直接打磨。清理时将凹坑磨成1：5 的摊角。,2018/10/11,杨向东,21,热处理要领1,1 加热时全功率升温，因中温区（尤其是
13、700-900区域）易使少量碳、氮化合物、特别是金属间相析出沉淀，所以要快速通过中温区。 2 固溶温度1050-1070，过高易促使铁素体加快形成、数量增多，过低要影响固溶效果（如相不能干净地溶解到奥氏体基体中去）。保温时间一般为25h/100mm，按拼炉情况而定。出炉淬水速度要快。入水水温不大于40。,2018/10/11,杨向东,22,热处理要领2,3 热处理前应将大部分冷加工工作量完成，若仍有许多余量放固溶后加工的话，会产生较大残余应力，不利于腐蚀项目的检验。 4 应避免应力集中现象的出现。所有热处理件的棱角应倒成R 或斜角；凹角应加工成R过渡。不要打钢印。磨光表面缺陷后应PT 确认无裂后再进炉处理。,2018/10/11,杨向东,23,热处理要领3,5 原则上不允许黑皮固溶。 6 冬天气温较低时，出炉前最好先把吊具靠炉门预热半小时。 7 固溶后表面硬度约HB175-235。,2018/10/11,杨向东,24,机加工要领,1 按图粗加工交货：单面余量5mm。 2 低倍试样或小锻件本体实样做低倍时的粗糙度Ra0.8m。 3 锻件表面缺陷可能较多，加工时及时借余量。未经用户许可不能焊补。,2018/10/11,杨向东,25,
