雙相不銹鋼因為其金相顯微安排由鐵素體和奧氏體兩種不銹鋼晶粒組成，所以被稱為 “雙相”。下圖中，藍(lán)色彩的奧氏體相似乎 “島嶼” 被淡色的鐵素體相海洋所圍住。當(dāng)雙相不銹鋼熔化后，它從液態(tài)凝結(jié)時首要凝結(jié)成徹底的鐵素體結(jié)構(gòu)，跟著資料冷卻到室溫，大約有一半的鐵素體晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體晶粒（“島嶼”）。其結(jié)果是，顯微安排中大約50%為奧氏體相，50%為鐵素體相。

雙相結(jié)構(gòu)使得這類不銹鋼集許多優(yōu)異特性于一身，這種結(jié)合的長處是強(qiáng)度高：雙相不銹鋼的強(qiáng)度大約是慣例奧氏體不銹鋼或鐵素體不銹鋼強(qiáng)度的2倍。因而設(shè)計師在某些運用中就可減薄壁厚。下圖比較了室溫到300℃的溫度區(qū)間幾種雙相不銹鋼與316L奧氏體不銹鋼的屈從強(qiáng)度。

雖然雙相不銹鋼強(qiáng)度高，但它們體現(xiàn)出杰出的塑性和耐性。雙相不銹鋼的耐性和延展性顯著優(yōu)于鐵素體不銹鋼和碳鋼，即便在很低的溫度如－40℃/F下仍堅持杰出的耐性。但還達(dá)不到奧氏體不銹鋼的優(yōu)異程度。

不銹鋼的耐腐蝕性首要取決于其化學(xué)成分。在大多數(shù)運用環(huán)境中，雙相不銹鋼都顯示出較高的耐蝕功能，這是因為它們鉻含量高，在氧化性酸中很有利，而且含有滿足量的鉬和鎳，本領(lǐng)中等還原性酸介質(zhì)的腐蝕。

雙相不銹鋼耐氯離子點蝕和縫隙腐蝕的才能，取決于其鉻、鉬、鎢和氮含量。雙相不銹鋼相對較高的鉻、鉬和氮含量使它們具有很好的耐氯化物點蝕和縫隙腐蝕功能。它們有一系列不同的耐腐蝕功能，既有相當(dāng)于316不銹鋼耐蝕性的商標(biāo)，如經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼21011，也有相當(dāng)于6%鉬不銹鋼耐蝕性的商標(biāo)，如SAF 25077。

雙相不銹鋼具有非常好的耐應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）功能，這個特性是從鐵素體這一方“承繼”來的。一切雙相不銹鋼耐氯化物應(yīng)力腐蝕開裂的才能均顯著優(yōu)于300系奧氏體不銹鋼。而規(guī)范的奧氏體不銹鋼商標(biāo)如304和316，在有氯離子、濕潤空氣和溫度升高的條件下，可能會發(fā)作應(yīng)力腐蝕開裂。因而，在有較大應(yīng)力腐蝕危險的化工行業(yè)許多運用，常常選用雙相不銹鋼來替代奧氏體不銹鋼的運用。

而在物理物理功能方面，介于奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼之間，但更接近于鐵素體不銹鋼和碳鋼。與具有相同耐腐蝕性的奧氏體不銹鋼商標(biāo)比較，雙相不銹鋼中鎳、鉬含量較低。因為合金元素含量低，雙相不銹鋼在價格上可能有優(yōu)勢，尤其是在合金附加費較高時。此外，因為雙相不銹鋼較高的屈從強(qiáng)度，其斷面尺度常?？蓽p薄。與選用奧氏體不銹鋼的計劃比較，選用雙相不銹鋼可顯著地降低成本，減輕分量。

雙相不銹鋼的開展進(jìn)程

雙相不銹鋼已有80多年的前史。前期的商標(biāo)是鉻、鎳和鉬的合金。1930年在瑞典生產(chǎn)出第一批鍛軋雙相不銹鋼并用于亞硫酸鹽造紙工業(yè)，開發(fā)這些商標(biāo)是為了削減前期高碳奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕問題。1930年芬蘭生產(chǎn)出雙相不銹鋼鑄件。1936年Uranus 50 的前身在法國取得專利。二戰(zhàn)后，AISI 329型不銹鋼成為老練的商標(biāo)并廣泛用于硝酸設(shè)備的熱交換器管道。3RE60是第一代專為前進(jìn)耐氯化物應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）功能而研發(fā)的第一代雙相不銹鋼商標(biāo)之一。后來，鍛軋和鑄造雙相不銹鋼商標(biāo)均用于各種加工工業(yè)的運用，包含容器、熱交換器和泵。

第一代雙相不銹鋼有杰出的功能體現(xiàn)，但在焊接狀況下有局限性。焊縫的熱影響區(qū)（HAZ）因為鐵素體過多而耐性低，而且耐腐蝕功能顯著低于母材。這些局限性使第一代雙相不銹鋼的運用，僅限于非焊接狀況下的一些特定運用。1968年不銹鋼精粹和氬氧脫碳(AOD)工藝的創(chuàng)造，使一系列新不銹鋼鋼種的發(fā)生成為可能。AOD所帶來的許多前進(jìn)之一就是氮作為合金元素的故意添加。雙相不銹鋼添加氮可以使焊接狀況下HAZ的耐性和耐蝕性接近于母材的功能。跟著奧氏體穩(wěn)定性的前進(jìn)，氮還降低了有害金屬間相的構(gòu)成速率。

含氮的雙相不銹鋼被稱為第二代雙相不銹鋼。這一新的商品化發(fā)展始于70年代后期，正好與北海海上油氣田的開發(fā)及商場對具有優(yōu)異耐氯離子腐蝕功能、杰出的加工功能和高強(qiáng)度的不銹鋼需求相吻合。2205成為第二代雙相不銹鋼的首要商標(biāo)并廣泛用于海上石油渠道集氣管線和處理設(shè)備。因為這種鋼的強(qiáng)度高，因而壁厚可減薄，然后可以減輕渠道的分量，因而這種不銹鋼的運用有很大的吸引力。

雙相不銹鋼包含一系列耐腐蝕特性各不相同的商標(biāo)，其耐腐蝕功能取決于它們的合金成分。

本文依據(jù)耐腐蝕性，將現(xiàn)代雙相不銹鋼分為五類:

1. 不故意添加鉬的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼，如2304；

2. 含鉬的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼，如S32003;

3. Cr含量約22%、Mo含量3%的規(guī)范雙相不銹鋼，如2205，是首要的商標(biāo)，約占雙相不銹鋼用量的60%；

4. Cr含量約為25%、Mo含量為3%的超級雙相不銹鋼，PREN值40～45，如2507；

5. 特超級雙相不銹鋼，Cr和Mo含量高于超級雙相不銹鋼，PREN值大于45，如S32707

不銹鋼耐部分腐蝕功能與其合金元素含量有很強(qiáng)的相關(guān)聯(lián)系。可以添加耐點蝕才能的元素首要有Cr, Mo, and N. W。雖然W不常用，但它的有用奉獻(xiàn)約為Mo的一半（以分量百分比計）。不銹鋼在氯離子溶液中的相對耐點蝕才能與不銹鋼成分之間的聯(lián)系可以用一個經(jīng)歷聯(lián)系式來描繪，叫做耐點蝕當(dāng)量數(shù)（PREN）。奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼的PREN計算公式如下：

PREN（耐點蝕當(dāng)量）= %Cr+3.3(%Mo+0.5%W) +16%N

表1 給出了第二代鍛軋雙相不銹鋼和鑄造雙相不銹鋼的化學(xué)成分和PREN值規(guī)模，為便于比較，第一代雙相不銹鋼和最常用的奧氏體不銹鋼也包含在其間。

表1 鍛軋和鑄造雙相不銹鋼的化學(xué)成分 (分量%) 和PREN值規(guī)模*
(為便于比較，也列出了奧氏體鋼商標(biāo))