Dwustronna stal nierdzewna(DSS) odnosi się do stali nierdzewnej, w której ferryt i austenit stanowią około 50%. Ogólnie rzecz biorąc, zawartość mniejszej fazy musi wynosić co najmniej 30%. W przypadku niskiej zawartości C zawartość Cr wynosi 18% ~ 28%, a zawartość Ni wynosi 3% ~ 10%. Niektóre stale zawierają również pierwiastki stopowe, takie jak Mo, Cu, Nb, Ti i N.
Stal nierdzewna typu duplexłączy w sobie zalety austenitu i ferrytu oraz minimalizuje wady obu faz. Skład stali nierdzewnej duplex o najlepszych parametrach polega na tym, że zawartość ferrytu wynosi od 60% do 40%, a zawartość austenitu wynosi od 40% do 60%. Znacząca redukcja któregokolwiek ze składników spowoduje pogorszenie parametrów stali duplex. osłabiać.
Odporność na korozję stali nierdzewnej duplex
Stale nierdzewne duplex wykazują wysoką odporność na korozję w zdecydowanej większości środowisk, w których stosowane są standardowe austenityczne stale nierdzewne. Ich stosunkowo wysoka zawartość chromu, molibdenu i azotu zapewnia im dobrą odporność na wżery chlorkowe i korozję. Odporność na korozję szczelinową, dwufazowa struktura jest zaletą w środowiskach, w których może wystąpić pękanie korozyjne naprężeniowe chlorków.
Jeśli mikrostruktura stali nierdzewnej duplex zawiera co najmniej 30% ferrytu, jej odporność na pękanie korozyjne naprężeniowe chlorkowe jest znacznie lepsza niż austenityczna stal nierdzewna 304 lub 316.
Stale nierdzewne duplex zwykle rozróżnia się na podstawie wartości PREN odpowiadającej wartości odporności na wżery. Liczba równoważna odporności na korozję wżerową opisuje odporność stali nierdzewnej na korozję miejscową w środowisku zawierającym chlor.
Rola pierwiastków stopowych w stali nierdzewnej typu duplex
Chrom
Zawartość chromu w stali nie może być mniejsza niż 10,5%, aby utworzyć stabilną warstwę pasywacyjną zawierającą chrom, chroniącą stal przed korozją atmosferyczną. Odporność na korozję stali nierdzewnej wzrasta wraz ze wzrostem zawartości chromu. Chrom jest pierwiastkiem tworzącym ferryt. Dodanie chromu do stali może sprzyjać tworzeniu się ferrytu o strukturze sześciennej skupionej wokół ciała. Gdy zawartość chromu w stali jest wyższa, należy dodać więcej niklu, aby utworzyć strukturę austenityczną lub dwufazową (ferryt-austenit). Większe ilości chromu mogą również sprzyjać tworzeniu się faz międzymetalicznych. Austenityczne stale nierdzewne mają zawartość chromu co najmniej 16%, a stale nierdzewne duplex mają zawartość chromu co najmniej 20%. Chrom może również zwiększać odporność stali na utlenianie w wysokich temperaturach. Ta rola chromu jest bardzo ważna. Wpływa na powstawanie i usuwanie zgorzeliny tlenkowej lub odbarwienia po obróbce cieplnej lub spawaniu. Trawienie i usuwanie odbarwienia ze stali nierdzewnych duplex jest trudniejsze niż z austenitycznych stali nierdzewnych.
Molibden
Molibden może poprawić odporność stali nierdzewnej na korozję wżerową i szczelinową. Gdy zawartość chromu w stali nierdzewnej wynosi co najmniej 18%, molibden jest trzy razy bardziej odporny na korozję wżerową i szczelinową niż chrom w środowisku jonów chlorkowych. Molibden jest pierwiastkiem tworzącym ferryt, a także zwiększa skłonność stali nierdzewnej do tworzenia faz międzymetalicznych. Dlatego austenityczne stale nierdzewne mają zazwyczaj zawartość molibdenu mniejszą niż około 7,5%, a stale nierdzewne duplex mają zawartość molibdenu mniejszą niż 4%.
Azot
Azot poprawia odporność austenitycznych i duplex stali nierdzewnych na korozję wżerową i szczelinową. Może również znacznie zwiększyć wytrzymałość stali. W rzeczywistości jest to najskuteczniejszy element wzmacniający roztwór stały i tani pierwiastek stopowy. Poprawa wytrzymałości stali nierdzewnej duplex zawierającej azot wynika z wyższej zawartości austenitu i mniejszej fazy międzymetalicznej. Azot nie zapobiega wytrącaniu się faz międzymetalicznych, ale może opóźniać tworzenie się faz międzymetalicznych, zapewniając wystarczający czas na obróbkę i produkcję stali nierdzewnej duplex. Azot dodawany jest do wysoce odpornych na korozję austenitycznych i duplex stali nierdzewnych o dużej zawartości chromu i molibdenu, aby przeciwdziałać ich tendencji do tworzenia faz sigma.
Stale nierdzewne typu duplex zazwyczaj zawierają dodatek azotu i zawartość niklu dostosowaną w celu uzyskania właściwej równowagi fazowej. Strukturę dwufazową można uzyskać poprzez zrównoważenie pierwiastków tworzących ferryt, chromu i molibdenu, pierwiastkami tworzącymi austenit, niklem i azotem.
Nikiel
Nikiel jest pierwiastkiem stabilizującym austenit. Nikiel sprzyja transformacji struktury krystalicznej stali nierdzewnej ze struktury sześciennej skupionej wokół ciała (ferryt) do struktury sześciennej skupionej na powierzchni (austenit). Ferrytyczna stal nierdzewna zawiera niewiele niklu lub nie zawiera go wcale, stal nierdzewna duplex zawiera niską do umiarkowanej zawartość niklu, na przykład 1,5% do 7%, a austenityczna stal nierdzewna serii 300 zawiera co najmniej 6% niklu. Dodatek niklu opóźnia powstawanie szkodliwych faz międzymetalicznych w austenitycznych stalach nierdzewnych, ale działanie opóźniające niklu w stalach nierdzewnych duplex jest znacznie mniej skuteczne niż azot. Struktura sześcienna skupiona na powierzchni zapewnia austenitycznej stali nierdzewnej doskonałą wytrzymałość. Prawie połowa stali nierdzewnej duplex to austenit, więc wytrzymałość stali nierdzewnej duplex jest znacznie wyższa niż ferrytycznej stali nierdzewnej.
Obszary zastosowań stali nierdzewnej duplex
Stal nierdzewna duplex jest materiałem wszechstronnym zarówno w środowiskach silnie korozyjnych, jak i jako materiały inżynieryjne do konstrukcji ze stali nierdzewnej.
Jego zastosowania obejmują:
Przemysł papierniczy
Przemysł chemiczny i petrochemiczny
Hydrometalurgia
Kwasy organiczne i media żrące
sprzęt do kontroli zanieczyszczeń
Zbiornik na chemikalia
Zastosowania offshore i przybrzeżne
Armatura wodno-kanalizacyjna browaru
