雙相鋼

雙相鋼（dual-phase，簡稱DP鋼），又稱復相鋼。由馬氏體、奧氏體或貝氏體與鐵素體基體兩相組織構成的鋼。一般將鐵素體與奧氏體相組織組成的鋼稱為雙相不鏽鋼，將鐵素體與馬氏體相組織組成的鋼稱為雙相鋼。雙相鋼是低碳鋼或低合金高強度鋼經臨界區熱處理或控制軋製後而獲得。典型的雙相鋼屈服強度σs為310MPa，拉伸強度σb為655MPa。雙相鋼用於製造冷衝、深拉成型的複雜構件，也可用作管線鋼、鏈條、冷拔鋼絲、預應力鋼筋等。

性質：指主要由鐵素體相和馬氏體相組成的鋼，可由低碳鋼或低合金鋼經臨界區處理或控制軋製而得到。這類鋼具有高強度和高延性的良好配合，已成為一種強度高、成形性好的新型衝壓用鋼，成功的用於汽車產業等。

由於兩相組織的特點，通過正確控制化學成分和熱處理工藝，使雙相不鏽鋼兼有鐵素體不鏽鋼和奧氏體不鏽鋼的優點，它將奧氏體不鏽鋼所具有的優良韌性和焊接性與鐵素體不鏽鋼所具有的較高強度和耐氯化物應力腐蝕性能結合在一起，正是這些優越的性能使雙相不鏽鋼作為可焊接的結構材料發展迅速，八十年代以來已成為和馬氏體型、奧氏體型和鐵素體型不鏽鋼並列的一個鋼類。雙相不鏽鋼有以下性能特點：

（1）含鉬雙相不鏽鋼在低應力下有良好的耐氯化物應力腐蝕性能。一般18-8型奧氏體不鏽鋼在60°C以上中性氯化物溶液中容易發生應力腐蝕斷裂，在微量氯化物及硫化氫工業介質中用這類不鏽鋼製造的熱交換器、蒸發器等設備都存在着產生應力腐蝕斷裂的傾向，而雙相不鏽鋼卻有良好的抵抗能力。

（2）含鉬雙相不鏽鋼有良好的耐孔蝕性能。在具有相同的孔蝕抗力當量值（PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%）時，雙相不鏽鋼與奧氏體不鏽鋼的臨界孔蝕電位相仿。雙相不鏽鋼與奧氏體不鏽鋼耐孔蝕性能與AISI 316L相當。含25%Cr的，尤其是含氮的高鉻雙相不鏽鋼的耐孔蝕和縫隙腐蝕性能超過了AISI316L。

（3）具有良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。在某些腐蝕介質的條件下，適用於製作泵、閥等動力設備。

（4）綜合力學性能好。有較高的強度和疲勞強度，屈服強度是18-8型奧氏體不鏽鋼的2倍。固溶態的延伸率達到25%，韌性值AK（V型槽口）在100J以上。

（5）可焊性良好，熱裂傾向小，一般焊前不需預熱，焊後不需熱處理，可與18-8型奧氏體不鏽鋼或碳鋼等異種焊接。

（6）含低鉻（18%Cr）的雙相不鏽鋼熱加工温度範圍比18-8型奧氏體不鏽鋼寬，抗力小，可不經過鍛造，直接軋製開坯生產鋼板。含高鉻（25%Cr）的雙相不鏽鋼熱加工比奧氏體不鏽鋼略顯困難，可以生產板、管和絲等產品。

（7）冷加工時比18-8型奧氏體不鏽鋼加工硬化效應大，在管、板承受變形初期，需施加較大應力才能變形。

（8）與奧氏體不鏽鋼相比，導熱係數大，線膨脹係數小，適合用作設備的襯裏和生產複合板。也適合製作熱交換器的管芯，換熱效率比奧氏體不鏽鋼高。

（9）仍有高鉻鐵素體不鏽鋼的各種脆性傾向，不宜用在高於300°C的工作條件。雙相不鏽鋼中含鉻量愈低，σ等脆性相的危害性也愈小。 ^[1] 

雙相不鏽鋼根據PRE值高低的分類：

PRE（即鋼中Cr%+3.3×（Mo+1/2W）%+16×N%）值。

1、低合金型雙相鋼： 代表牌號：UNS S32304 (23Cr-4Ni-0.1N),鋼中不含鉬，耐點蝕當量，PRE值為24-25，在耐應力腐蝕方面可代替AISI304（0Cr18Ni9）或316L（00Cr17Ni12Mo2）使用。

2、中合金型雙相鋼： 代表牌號：UNS S31803 （22Cr-5Ni-3Mo-0.15N)，PRE值為32-33，它的耐蝕性能介於AISI316L(00Cr17Ni12Mo2）和6%Mo+N奧氏體不鏽鋼之間。

3、高合金型雙相鋼： 這類雙相不鏽鋼含鉻高達25%，在雙相不鏽鋼系列中出現最早，如美國的329，隨後各主要工業國家都有發展，牌號也較多，應用也很廣泛。早期發展的有低碳不含鉬的Cr25Ni5型雙相鋼，如IN-744(0Cr26Ni6Ti），2323（0Cr26Ni5)等，隨後各國發展了一批1%～3%Mo的高鉻雙相不鏽鋼，提高了鋼的耐蝕性，擴大了使用範圍，並先後納入標準，如329J1(0Cr25Ni5Mo2)，DIN1.4582(0Cr25Ni7Mo1.5)等，但是焊後因近焊縫區的鐵素體數量增多，甚至可能成為單相組織惡化了鋼的性能，從而限制使用；為了解決這一問題，二十世紀七十年代以後發展了兩相比例更加適宜的超低碳含氮雙相不鏽鋼，除鉬以外，有的牌號還加入了銅、鎢等進一步提高耐腐蝕性的元素。如NTK R-4(00Cr25Ni5Mo2N),DP3(00Cr25Ni7Mo3WCuN)等。

4、超級雙相鋼： 是指PREN>40，含25%Cr和高鉬（>3.5%），高氮（0.22%～0.30%）的雙相鋼，主要牌號有UNS S32550(UR52N+)、S32750（SAF 2507）和S32760(Zeron 100)，分別是法國CLI、瑞典SANDVIK和英國MATER+PLATT等公司開發的，它們的變形材約在1990和1991年先後問世，近年走入市場。這三種鋼的成分是相近的，區別在於鎢和銅的含量不同。

雙相不鏽鋼從20世紀40年代在美國誕生以來，已經發展到第三代。它的主要特點是屈服強度可達400-550MPa，是普通不鏽鋼的2倍，因此可以節約用材，降低設備製造成本。在抗腐蝕方面，特別是介質環境比較惡劣（如海水，氯離子含量較高）的條件下，雙相不鏽鋼的抗點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕及腐蝕疲勞性能明顯優於普通的奧氏體不鏽鋼，可以與高合金奧氏體不鏽鋼媲美。

雙相不鏽鋼具有良好的焊接性能，與鐵素體不鏽鋼及奧氏體不鏽鋼相比，它既不像鐵素體不鏽鋼的焊接熱影響區，由於晶粒嚴重粗化而使塑韌性大幅降低，也不像奧氏體不鏽鋼那樣，對焊接熱裂紋比較敏感。

雙相不鏽鋼由於其特殊的優點，廣泛應用於石油化工設備、海水與廢水處理設備、輸油輸氣管線、造紙機械等工業領域，近年來也被研究用於橋樑承重結構領域，具有很好的發展前景。

太鋼雙相不鏽鋼中標港珠澳大橋

2013年1月16日上午，太鋼自主研發的雙相不鏽鋼鋼筋新型材料成功中標港珠澳大橋工程。在眾多國際知名不鏽鋼企業參與競標的情況下，太鋼依靠強大的技術研發實力、完善的質量保證體系和優質的配套服務脱穎而出，成為唯一一家在港珠澳大橋工程上雙相不鏽鋼鋼筋的中標企業。

太鋼此次中標的3462噸雙相不鏽鋼鋼筋將應用在大橋的承台、塔座及墩身等多個部位，產品具有耐氯離子腐蝕性能好、強度高、輕量化、免維護、使用壽命長等諸多獨特優勢。這也是中國大陸地區橋樑建設中首次使用不鏽鋼鋼筋。

2012年11月，太鋼雙相不鏽鋼鋼筋通過英國CARES（專業針對鋼筋混凝土產品認證的機構）認證，成為國內唯一一傢俱備按英標生產雙相不鏽鋼鋼筋資質的企業。 ^[2] 

實際工程中應用的奧氏體+鐵素雙相不鏽鋼（習慣稱α+γ雙相不鏽鋼或雙相不鏽鋼）多以奧氏體為基並含有不小於30%的鐵素體，最常見的是兩相各約佔50%的雙相不鏽鋼。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不鏽鋼的特點，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室温脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不鏽鋼的475℃脆性以及導熱係數高，具有超塑性等特點。與奧氏體不鏽鋼相比，強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。雙相不鏽鋼也是一種節鎳不鏽鋼。