雙相（xiàng）不鏽鋼的（de）化學成分和合金（jīn）元素的作用及元（yuán）素分（fèn）析解決方案（àn）

 一（yī）般認為，雙相不鏽（xiù）鋼的相平（píng）衡比例為30％～70%的鐵素體比奧（ào）氏體時（shí），可以獲得良好的性能。但雙相不鏽鋼常常被認為（wéi）是（shì）鐵素體和奧氏體大（dà）致各占一半，在目前的（de）商品化生產中，為了獲得（dé）佳的韌性和加工特性，傾（qīng）向於（yú）奧氏體的比例稍大一些。主要的合金元素尤（yóu）其是鉻（gè）、鉬、氮和鎳之間的相互（hù）作用是非常複（fù）雜的。為了獲得穩定的有（yǒu）利於加工（gōng）和製（zhì）造的雙相組織，必須（xū）注意使（shǐ）每種元素有適當的含量。

除了相平衡以外，有關雙相不鏽鋼（gāng）及其化學組（zǔ）成的第二個主要（yào）問題是溫度（dù）升高時有害金屬間相的形成。σ相和χ相在高鉻、高鉬不鏽鋼中形成，並優先在鐵素體（tǐ）相內析出，氮的添加大大延遲（chí）了這些相的形成。因此在固溶（róng）體中保持足夠量的氮非常重要。隨著（zhe）雙相不鏽鋼製造經驗（yàn）的增加，控製（zhì）窄的成分範圍（wéi）的（de）重要性（xìng）變（biàn）得越（yuè）來越明顯。2205雙（shuāng）相鋼（gāng）（UNS S31803）初設定的成分範圍過寬，經驗表明，為了（le）得到佳的耐腐蝕性能及避免（miǎn）金（jīn）屬間相的形成，S31803的鉻、鉬和氮含量應保持在含量範圍的中上（shàng）限，由此引出了成分範圍較窄的改進型2205雙相鋼UNS S32205。S32205的成分就是今天商品化的2205雙相不鏽鋼的典型成（chéng）分。在本文中（zhōng），除非另有說明，通常2205指的（de）就是S32205。

以下簡單介紹幾個（gè）重（chóng）要的合金元素對雙（shuāng）相不鏽（xiù）鋼的力學性能、物理性能和腐蝕特性的（de）影響（xiǎng）。

鋼中鉻含（hán）量必須不（bú）低（dī）於10.5％才能形（xíng）成穩定的含鉻鈍化（huà）膜（mó）保護鋼不（bú）受大氣腐蝕（shí）。不鏽鋼的耐蝕性隨鉻含（hán）量的增加而增加（jiā）。鉻是鐵素體形成元素，鋼中加鉻可促使體心立方結構的（de）鐵素（sù）體（tǐ）形成。鋼中鉻含量較高時，需要加入更多的鎳才能形成奧氏體或雙相（鐵素體－奧氏體）組織，較高的（de）鉻量也能促進金屬間相的形成。奧氏體不鏽鋼鉻含量至（zhì）少為16％，雙（shuāng）相不鏽（xiù）鋼鉻含量至少為（wéi）20％。鉻還能增加鋼在高溫下的抗氧化能力。鉻的這一作用很重要，它影響（xiǎng）熱處理或焊接後（hòu）氧化皮或回火色的形成和去除。雙相不鏽鋼的酸洗（xǐ）和去除回火色要比奧氏體（tǐ）不鏽鋼困難。

鉬與鉻（gè）的協同作用能提高不（bú）鏽鋼的耐點蝕的能（néng）力。當不鏽鋼中鉻含量至少為18％時，鉬在含氯化物的環（huán）境中耐點蝕（shí）和縫隙腐蝕的能（néng）力是鉻的（de）三倍。鉬是鐵素體形成元素（sù），同時也增大了不鏽鋼形成金屬間相的傾（qīng）向。因此，奧氏體不鏽鋼的鉬含量通常小於約7.5％，雙相不（bú）鏽鋼的（de）鉬含量小於4％。

氮提高奧（ào）氏體和雙相不鏽（xiù）鋼的耐點蝕和縫隙（xì）腐蝕的能力，它還能顯著地提高鋼的強度。事（shì）實上它是有效的固溶強化元素和低成（chéng）本（běn）合金元素。含氮雙相不鏽鋼韌性的改善（shàn）得益於其（qí）較高的奧氏體含量和金屬間相含量的降低。氮並沒有阻止金（jīn）屬間相的析出，但可推遲金屬間相的形成，使得有足夠的（de）時（shí）間進（jìn）行雙相不鏽鋼的加工和製造。氮被添（tiān）加（jiā）到鉻和鉬含量高的高耐蝕性奧氏體和雙相不鏽鋼中，以抵消它們形成σ相的傾向。

氮是強奧（ào）氏體形成元素，在奧氏體（tǐ）不鏽鋼（gāng）中能代替部分鎳。氮可降低層錯能並提（tí）高奧氏（shì）體的加工硬化率。

它還通過固溶強化提（tí）高了奧氏體的強度。雙（shuāng）相不鏽鋼一般（bān）都添加氮並調整鎳含量（liàng）以（yǐ）便獲得（dé）適當的相平衡。鐵素體形成元（yuán）素鉻和鉬與奧氏體形成元素鎳和氮（dàn）相平衡才能獲得雙相組織。

鎳是穩定奧氏體的元素，鎳促使不鏽鋼（gāng）的晶體結構從體心立方結構（鐵素體）轉化為麵心立方結構（奧氏（shì）體）。鐵素體（tǐ）不鏽鋼含極少的鎳（niè）或不含鎳，雙相不鏽鋼含鎳量為低至中等，如1.5%～7％，300係奧氏體不鏽鋼至少含有6％的（de）鎳（見圖（tú）1、2）。添加（jiā）鎳（niè）延緩了奧氏體不鏽鋼中有（yǒu）害金屬間相的形（xíng）成，但是在雙相不鏽鋼中鎳的延緩作用遠（yuǎn）不如氮有效。麵心立方結構使得奧氏體（tǐ）不鏽鋼具有極佳的韌性。雙相不（bú）鏽鋼（gāng）中有近一半是奧氏體組織，因此雙相鋼（gāng）的韌性比鐵素體不鏽（xiù）鋼顯著提（tí）高。

對（duì）於化學成分分析所用的儀器解決方案：可以直讀光（guāng）譜（pǔ）儀進行元素（sù）的分析！