阿尔山2205、2507双相钢中铬钼镍氮元素的作用

双相钢是铁素体和奥氏体态的一种不锈钢，主要含铬、钼、镍和氮四种元素。典型的双相钢牌号有S32205、S31803 阿尔山2205双相钢、S32750 阿尔山2507双相钢。

铬、钼、镍和氮四种元素有什么作用呢？对双相不锈钢的力学性能、物理性能和腐蚀特性的影响？阿斯米合金汇总如下：

——铬

钢中铬含量必须不低于10.5％才能形成稳定的含铬钝化膜保护钢不受大气腐蚀。不锈钢的耐蚀性随铬含量的增加而增加。铬是铁素体形成元素，钢中加铬可促使体心立方结构的铁素体形成。钢中铬含量较高时，需要加入更多的镍才能形成奥氏体或双相（铁素体－奥氏体）组织，较高的铬量也能促进金属间相的形成。奥氏体不锈钢铬含量至少为16％，双相不锈钢铬含量至少为20％。铬还能增加钢在高温下的抗氧化能力。铬的这一作用很重要，它影响热处理或焊接后氧化皮或回火色的形成和去除。双相不锈钢的酸洗和去除回火色要比奥氏体不锈钢困难。

——钼

钼与铬的协同作用能提高不锈钢的耐点蚀的能力。当不锈钢中铬含量至少为18％时，钼在含氯化物的环境中耐点蚀和缝隙腐蚀的能力是铬的三倍。钼是铁素体形成元素，同时也增大了不锈钢形成金属间相的倾向。因此，奥氏体不锈钢的钼含量通常小于约7.5％，双相不锈钢的钼含量小于4％。

——氮

氮提高奥氏体和双相不锈钢的耐点蚀和缝隙腐蚀的能力，它还能显著地提高钢的强度。事实上它是最有效的固溶强化元素和低成本合金元素。含氮双相不锈钢韧性的改善得益于其较高的奥氏体含量和金属间相含量的降低。氮并没有阻止金属间相的析出，但可推迟金属间相的形成，使得有足够的时间进行双相不锈钢的加工和制造。氮被添加到铬和钼含量高的高耐蚀性奥氏体和双相不锈钢中，以抵消它们形成σ相的倾向。

氮是强奥氏体形成元素，在奥氏体不锈钢中能代替部分镍。氮可降低层错能并提高奥氏体的加工硬化率。

它还通过固溶强化提高了奥氏体的强度。双相不锈钢一般都添加氮并调整镍含量以便获得适当的相平衡。铁素体形成元素铬和钼与奥氏体形成元素镍和氮相平衡才能获得双相组织。

——镍

镍是稳定奥氏体的元素，镍促使不锈钢的晶体结构从体心立方结构（铁素体）转化为面心立方结构（奥氏体）。铁素体不锈钢含极少的镍或不含镍，双相不锈钢含镍量为低至中等，如1.5%～7％，300系奥氏体不锈钢至少含有6％的镍（见图1、2）。添加镍延缓了奥氏体不锈钢中有害金属间相的形成，但是在双相不锈钢中镍的延缓作用远不如氮有效。面心立方结构使得奥氏体不锈钢具有极佳的韧性。双相不锈钢中有近一半是奥氏体组织，因此双相钢的韧性比铁素体不锈钢显著提高。

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