материал duplex что это
Дуплексные нержавеющие стали.
Дуплексные нержавеющие стали получают все большее распространение. Их изготавливают все основные производители нержавеющей стали – и на то есть целый ряд причин:
Каждые 2-3 года проводятся посвященные дуплексным сталям конференции, на которых презентуются десятки глубоких технических статей. Идет активное продвижение этого типа сталей на рынке. Постоянно появляются новые марки этих сталей.
Общие сведения о дуплексных нержавеющих сталях
Идея создания дуплексных нержавеющих сталей возникла в 1920-х, а первая плавка была произведена в 1930 году в Авесте, Швеция. Тем не менее заметный рост доли использования дуплексных сталей приходится только на последние 30 лет. Объясняется это в основном усовершенствованием технологии производства стали, особенно процессов регулирования содержания азота в стали.
Традиционные аустенитные стали, такие как AISI 304 (аналоги DIN 1.4301 и 08Х18Н10), и ферритные стали, такие как AISI 430 (аналоги DIN 1.4016 и 12Х17), довольно просты в изготовлении и легко обрабатываются. Как следует из их названий, они состоят преимущественно из одной фазы: аустенита или феррита. Хотя эти типы имеют обширную сферу применения, у обоих этих типов есть свои технические недостатки:
У аустенитных – низкая прочность (условный предел текучести 0,2% в состоянии после аустенизации 200 МПа), низкое сопротивление коррозионному растрескиванию
У ферритных – низкая прочность (немного выше, чем у аустенитных: условный предел текучести 0,2% составляет 250 МПа), плохая свариваемость при больших толщинах, низкотемпературная хрупкость
Кроме того, высокое содержание никеля в аустенитных сталях приводит к их удорожанию, что нежелательно для большинства конечных потребителей.
Основная идея дуплексных сталей заключается в подборе такого химического состава, при котором будет образовываться примерно одинаковое количество феррита и аустенита. Такой фазовый состав обеспечивает следующие преимущества:
1) Высокую прочность – диапазон условного предела текучести 0,2% для современных дуплексных марок сталей составляет 400-450 МПа. Это позволяет уменьшать сечение элементов, а следовательно и их массу.
Это преимущество особенно важно в следующих областях:
2) Хорошая свариваемость больших толщин – не настолько простая, как у аустенитных, но намного лучше, чем у ферритных.
3) Хорошая ударная вязкость – намного лучше, чем у ферритных сталей, особенно при низких температурах: обычно до минус 50 градусов Цельсия, в некоторых случаях – до минус 80 градусов Цельсия.
4) Сопротивление коррозионному растрескиванию (SCC) – традиционные аустенитные стали особенно расположены к данному типу коррозии. Это достоинство особенно важно при изготовлении таких конструкций, как:
За счет чего достигается равновесие аустенита/феррита
Чтобы понять, как получается дуплексная сталь, можно сначала сравнить состав двух хорошо известных сталей: аустенитной – AISI 304 (аналоги DIN 1.4301 и 08Х18Н10) и ферритной – AISI 430 (аналоги DIN 1.4016 и 12Х17).
Структура
Марка
Обозначение по EN
Ферритная
1,4016
0,040
0,015
16,0-18,0
Аустенитная
1,4301
0,045
0,015
17,5-19,5
8,0-10,5
Основные элементы нержавеющих сталей можно разделить на ферритизирующие и аустенизирующие. Каждый из элементов способствует образованию той или иной структуры.
Ферритизирующие элементы – это Cr (хром), Si (кремний), Mo (молибден), W (вольфрам), Ti (титан), Nb (ниобий)
Аустенизирующие элементы – это C (углерод), Ni (никель), Mn (марганец), N (азот), Cu (медь)
В стали AISI 430 преобладают ферритизирующие элементы, поэтому ее структура ферритная. Сталь AISI 304 имеет аустенитную структуру в основном за счет содержания около 8% никеля. Для получения дуплексной структуры с содержанием каждой фазы около 50% необходим баланс аустенизирующих и ферритизирующих элементов. В этом заключается причина, почему содержание никеля в дуплексных сталях в целом ниже, чем в аустенитных.
Ниже приведен типичный состав дуплексной нержавеющей стали:
Марка
Номер по EN/UNS
Примерное содержание
LDX 2101
1.4162/
S32101
Малолегированная
DX 2202
1.4062/ S32202
Малолегированная
RDN 903
1.4482/
S32001
Малолегированная
2304
1.4362/
S32304
Малолегированная
2205
1.4462/
S31803/
S32205
Стандартная
2507
1.4410/
S32750
Супер
Zeron 100
1.4501/
S32760
Супер
Ferrinox255/
Uranus 2507Cu
1.4507/
S32520/
S32550
Супер
В некоторых из недавно разработанных марок для значительного снижения содержания никеля используется сочетание азота и марганца. Это положительно сказывается на стабильности цен.
В настоящее время технология производства дуплексных сталей еще только развивается. Поэтому каждый производитель продвигает собственную марку. По общему мнению, марок дуплексной стали сейчас слишком много. Но судя по всему, такую ситуацию мы будем наблюдать, пока среди них не выявятся «победители».
Коррозионная стойкость дуплексных сталей
Из-за многообразия дуплексных сталей при определении коррозионной стойкости их обычно приводят вместе с аустенитными и ферритными марками сталей. Единой меры коррозионной стойкости пока не существует. Однако для классификации марок сталей удобно пользоваться числовым эквивалентом стойкости к питтинговой коррозии (PREN).
PREN = %Cr + 3,3 x %Mo + 16 x %N
Ниже приведена таблица коррозионной стойкости дуплексных сталей в сравнении с аустенитными и ферритными марками.
Марка
Номер по EN/UNS
Ориентировочный PREN
1.4016/
S43000
Ферритная
1.4301/
S30400
Аустенитная
1.4509/
S43932
Ферритная
RDN 903
1.4482/
S32001
Дуплексная
1.4401/
S31600
Аустенитная
1.4521/
S44400
Ферритная
316L 2.5 Mo
1.4435
Аустенитная
2101 LDX
1.4162/
S32101
Дуплексная
2304
1.4362/
S32304
Дуплексная
DX2202
1.4062/ S32202
Дуплексная
904L
1.4539/
N08904
Аустенитная
2205
1.4462/
S31803/
S32205
Дуплексная
Zeron 100
1.4501/
S32760
Дуплексная
Ferrinox 255/
Uranus 2507Cu
1.4507/
S32520/
S32550
Дуплексная
2507
1.4410/
S32750
Дуплексная
6% Mo
1.4547/
S31254
Аустенитная
Следует отметить, что данная таблица может служить только ориентиром при выборе материала. Всегда необходимо рассматривать, насколько подходит определенная сталь для эксплуатации в конкретной коррозионной среде.
SCC – это один из видов коррозии, возникающий при наличии определенного набора внешних факторов:
К сожалению, обычные аустенитные стали, такие как AISI 304 (аналоги DIN 1.4301 и 08Х18Н10) и AISI 316 (аналог 10Х17Н13М2) наиболее подвержены SCC. Следующие материалы обладают намного более высокой стойкостью к КР:
Сопротивление SCC позволяет использовать дуплексные стали во многих процессах, проходящих при высоких температурах, в частности:
Каркасы бассейнов из нержавеющей стали известны своей склонностью к SCC. Использование в их изготовлении обычных аустенитных нержавеющих сталей, таких как AISI 304 (аналог 08Х18Н10) и AISI 316 (аналог 10Х17Н13М2) запрещено. Для этой цели лучше всего подходят аустенитные стали с высоким содержанием никеля, такие как марки с 6% Mo. Однако в некоторых случаях в качестве альтернативы можно рассматривать дуплексные стали, такие как AISI 2205 (DIN 1.4462), и супер дуплексные стали.
Факторы, препятствующие распространению дуплексных сталей
Привлекательное сочетание высокой прочности, широкий диапазон значений коррозионной стойкости, средняя свариваемость, по идее, должны нести в себе большой потенциал для увеличения доли дуплексных нержавеющих сталей на рынке. Однако необходимо понимать, какие у дуплексных нержавеющих сталей недостатки и почему они, судя по всему, будут оставаться в статусе «нишевых игроков».
Такое преимущество как высокая прочность мгновенно превращается в недостаток, как только дело доходит до технологичности обработки материала давлением и механической обработки. Высокая прочность также означает более низкую, чем у аустенитных сталей, способность к пластической деформации. Поэтому дуплексные стали практически непригодны для производства изделий, в которых требуется высокая пластичность. И даже когда способность к пластической деформации на приемлемом уровне, все равно для придания необходимой формы материалу, как например при гибке труб, требуется большее усилие. В отношении плохой обрабатываемости резанием есть одно исключение из правил: марка LDX 2101 (EN 1.4162) производитель Outokumpu.
Процесс выплавки дуплексных нержавеющих сталей намного более сложен, чем аустенитных и ферритных сталей. При нарушении технологии производства, в частности термообработки, помимо аустенита и феррита в дуплексных сталях может образовываться целый ряд нежелательных фаз. Две наиболее значимые фазы изображены на приведенной ниже диаграмме.
Для увеличения нажмите на изображение.
Обе фазы приводят к появлению хрупкости, то есть потере ударной прочности.
Образование сигма-фазы (более 1000º С) чаще всего происходит при недостаточной скорости охлаждения в процессе изготовления или сварки. Чем больше в стали легирующих элементов, тем выше вероятность образования сигма-фазы. Поэтому наиболее подвержены этой проблеме супер дуплексные стали.
475-градусная хрупкость появляется в результате образования фазы, носящей название α′ (альфа-штрих). Хотя наиболее опасна температура 475 градусов Цельсия, она может образовываться и при более низких температурах, вплоть до 300º С. Это накладывает ограничения на максимальную температуру эксплуатации дуплексных сталей. Это ограничение еще более сужает круг возможных областей применения.
Краткий обзор свойств дуплексных сталей
СОДЕРЖАНИЕ
Марки дуплексных нержавеющих сталей
Химический состав
Химический состав марок по стандарту EN 10088-1 (2014) приведен в таблице ниже:
| Обозначение стали | Номер | C, макс. | Si | Mn | P, макс. | S, макс. | N | Cr | Cu | Пн | Ni | Другой |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| X2CrNiN22-2 | 1,4062 | 0,03 | ≤1.00 | ≤2.00 | 0,04 | 0,010 | От 0,16 до 0,28 | 21,5 до 24,0 | — | ≤0,45 | От 1,00 до 2,90 | — |
| X2CrCuNiN23-2-2 | 1,4669 | 0,045 | ≤1.00 | От 1,00 до 3,00 | 0,04 | 0,030 | От 0,12 до 0,20 | 21,5 до 24,0 | От 1,60 до 3,00 | ≤0,50 | От 1,00 до 3,00 | — |
| X2CrNiMoSi18-5-3 | 1,4424 | 0,03 | 1,40 до 2,00 | От 1,20 до 2,00 | 0,035 | 0,015 | От 0,05 до 0,10 | 18,0–19,0 | — | От 2,5 до 3,0 | От 4,5 до 5,2 | — |
| X2CrNiN23-4 | 1,4362 | 0,03 | ≤1.00 | ≤2.00 | 0,035 | 0,015 | От 0,05 до 0,20 | 22,0–24,5 | От 0,10 до 0,60 | От 0,10 до 0,60 | От 3,5 до 5,5 | — |
| X2CrMnNiN21-5-1 | 1,4162 | 0,04 | ≤1.00 | От 4,0 до 6,0 | 0,040 | 0,015 | От 0,20 до 0,25 | 21,0–22,0 | От 0,10 до 0,80 | От 0,10 до 0,80 | От 1,35 до 1,90 | — |
| X2CrMnNiMoN21-5-3 | 1,4482 | 0,03 | ≤1.00 | От 4,0 до 6,0 | 0,035 | 0,030 | От 0,05 до 0,20 | 19,5 до 21,5 | ≤1.00 | От 0,10 до 0,60 | 1,50–3,50 | — |
| X2CrNiMoN22-5-3 | 1,4462 | 0,03 | ≤1.00 | ≤2.00 | 0,035 | 0,015 | От 0,10 до 0,22 | 21,0–23,0 | — | От 2,50 до 3,50 | От 4,5 до 6,5 | — |
| X2CrNiMnMoCuN24-4-3-2 | 1,4662 | 0,03 | ≤0,70 | От 2,5 до 4,0 | 0,035 | 0,005 | От 0,20 до 0,30 | 23,0–25,0 | От 0,10 до 0,80 | От 1,00 до 2,00 | От 3,0 до 4,5 | |
| X2CrNiMoCuN25-6-3 | 1,4507 | 0,03 | ≤0,70 | ≤2.00 | 0,035 | 0,015 | От 0,20 до 0,30 | 24,0–26,0 | От 1,00 до 2,50 | От 3,0 до 4,0 | От 6.0 до 8.0 | — |
| X3CrNiMoN27-5-2 | 1,4460 | 0,05 | ≤1.00 | ≤2.00 | 0,035 | 0,015 | От 0,05 до 0,20 | От 25,0 до 28,0 | — | От 1,30 до 2,00 | От 4,5 до 6,5 | — |
| X2CrNiMoN25-7-4 | 1,4410 | 0,03 | ≤1.00 | ≤2.00 | 0,035 | 0,015 | От 0,24 до 0,35 | 24,0–26,0 | — | От 3,0 до 4,5 | От 6.0 до 8.0 | — |
| X2CrNiMoCuWN25-7-4 | 1,4501 | 0,03 | ≤1.00 | ≤1.00 | 0,035 | 0,015 | От 0,20 до 0,30 | 24,0–26,0 | От 0,50 до 1,00 | От 3,0 до 4,0 | От 6.0 до 8.0 | W от 0,50 до 1,00 |
| X2CrNiMoN29-7-2 | 1,4477 | 0,03 | ≤0,50 | От 0,80 до 1,50 | 0,030 | 0,015 | От 0,30 до 0,40 | 28,0–30,0 | ≤0,80 | От 1,50 до 2,60 | 5,8 к 7,5 | — |
| X2CrNiMoCoN28-8-5-1 | 1,4658 | 0,03 | ≤0,50 | ≤1,50 | 0,035 | 0,010 | От 0,30 до 0,50 | 26,0–29,0 | ≤1.00 | От 4,0 до 5,0 | От 5,5 до 9,5 | Co от 0,50 до 2,00 |
| X2CrNiCuN23-4 | 1,4655 | 0,03 | ≤1.00 | ≤2.00 | 0,035 | 0,015 | От 0,05 до 0,20 | 22,0–24,0 | От 1,00 до 3,00 | От 0,10 до 0,60 | От 3,5 до 5,5 | — |
Механические свойства
Механические свойства согласно европейскому стандарту EN 10088-3 (2014) (для изделий толщиной менее 160 мм):
| 0,2% предел текучести, мин. (МПа) | Предел прочности на разрыв (МПа) | Относительное удлинение, мин. (%) | ||
|---|---|---|---|---|
| X2CrNiN23-4 | 1,4362 | 400 | От 600 до 830 | 25 |
| X2CrNiMoN22-5-3 | 1,4462 | 450 | От 650 до 880 | 25 |
| X3CrNiMoN27-5-2 | 1,4460 | 450 | С 620 до 680 | 20 |
| X2CrNiN22-2 | 1,4062 | 380 | От 650 до 900 | 30 |
| X2CrCuNiN23-2-2 | 1,4669 | 400 | От 650 до 900 | 25 |
| X2CrNiMoSi18-5-3 | 1,4424 | 400 | От 680 до 900 | 25 |
| X2CrMnNiN21-5-1 | 1,4162 | 400 | От 650 до 900 | 25 |
| X2CrMnNiMoN21-5-3 | 1,4482 | 400 | От 650 до 900 | 25 |
| X2CrNiMnMoCuN24-4-3-2 | 1,4662 | 450 | От 650 до 900 | 25 |
| X2CrNiMoCuN25-6-3 | 1,4507 | 500 | От 700 до 900 | 25 |
| X2CrNiMoN25-7-4 | 1,4410 | 530 | С 730 по 930 | 25 |
| X2CrNiMoCuWN25-7-4 | 1,4501 | 530 | С 730 по 930 | 25 |
| X2CrNiMoN29-7-2 | 1,4477 | 550 | От 750 до 1000 | 25 |
| X2CrNiMoCoN28-8-5-1 * | 1,4658 | 650 | От 800 до 1000 | 25 |
Поэтому дуплексные марки привлекательны, когда важны механические свойства при комнатной температуре, поскольку они позволяют получать более тонкие сечения.
Термическая обработка
| УНС № Оценка | RU № | Диапазон температур горячей штамповки | Минимальная температура замачивания |
|---|---|---|---|
| S32304 | 1,4362 | 1150–950 ° С | 980 ° С |
| S32205 | 1,4462 | 1230–950 ° С | 1040 ° С |
| S32750 | 1,4410 | 1235–1025 ° С | 1050 ° С |
| S32520 | 1,4507 | 1230–1000 ° С | 1080 ° С |
| S32760 | 1,4501 | 1230–1000 ° С | 1100 ° С |
Дуплексные марки нержавеющей стали необходимо охладить как можно быстрее до комнатной температуры после горячей штамповки, чтобы избежать выделения интерметаллических фаз (в частности, сигма-фазы), которые резко снижают ударопрочность при комнатной температуре, а также коррозионную стойкость.
Легирующие элементы Cr, Mo, W, Si повышают стабильность и образование интерметаллических фаз. Поэтому супердуплексные сорта имеют более высокий диапазон рабочих температур в горячем состоянии и требуют более высоких скоростей охлаждения, чем бедные дуплексные сорта.
Применение дуплексных нержавеющих сталей
Дуплексные нержавеющие стали обычно выбирают из-за их высоких механических свойств и хорошей или очень высокой коррозионной стойкости (особенно к коррозионному растрескиванию под напряжением).
Дуплексные нержавеющие стали.
Дуплексные нержавеющие стали получают все большее распространение. Их изготавливают все основные производители нержавеющей стали – и на то есть целый ряд причин:
Каждые 2-3 года проводятся посвященные дуплексным сталям конференции, на которых презентуются десятки глубоких технических статей. Идет активное продвижение этого типа сталей на рынке. Постоянно появляются новые марки этих сталей.
Общие сведения о дуплексных нержавеющих сталях
Идея создания дуплексных нержавеющих сталей возникла в 1920-х, а первая плавка была произведена в 1930 году в Авесте, Швеция. Тем не менее заметный рост доли использования дуплексных сталей приходится только на последние 30 лет. Объясняется это в основном усовершенствованием технологии производства стали, особенно процессов регулирования содержания азота в стали.
Традиционные аустенитные стали, такие как AISI 304 (аналоги DIN 1.4301 и 08Х18Н10), и ферритные стали, такие как AISI 430 (аналоги DIN 1.4016 и 12Х17), довольно просты в изготовлении и легко обрабатываются. Как следует из их названий, они состоят преимущественно из одной фазы: аустенита или феррита. Хотя эти типы имеют обширную сферу применения, у обоих этих типов есть свои технические недостатки:
У аустенитных – низкая прочность (условный предел текучести 0,2% в состоянии после аустенизации 200 МПа), низкое сопротивление коррозионному растрескиванию
У ферритных – низкая прочность (немного выше, чем у аустенитных: условный предел текучести 0,2% составляет 250 МПа), плохая свариваемость при больших толщинах, низкотемпературная хрупкость
Кроме того, высокое содержание никеля в аустенитных сталях приводит к их удорожанию, что нежелательно для большинства конечных потребителей.
Основная идея дуплексных сталей заключается в подборе такого химического состава, при котором будет образовываться примерно одинаковое количество феррита и аустенита. Такой фазовый состав обеспечивает следующие преимущества:
1) Высокую прочность – диапазон условного предела текучести 0,2% для современных дуплексных марок сталей составляет 400-450 МПа. Это позволяет уменьшать сечение элементов, а следовательно и их массу.
Это преимущество особенно важно в следующих областях:
2) Хорошая свариваемость больших толщин – не настолько простая, как у аустенитных, но намного лучше, чем у ферритных.
3) Хорошая ударная вязкость – намного лучше, чем у ферритных сталей, особенно при низких температурах: обычно до минус 50 градусов Цельсия, в некоторых случаях – до минус 80 градусов Цельсия.
4) Сопротивление коррозионному растрескиванию (SCC) – традиционные аустенитные стали особенно расположены к данному типу коррозии. Это достоинство особенно важно при изготовлении таких конструкций, как:
За счет чего достигается равновесие аустенита/феррита
Чтобы понять, как получается дуплексная сталь, можно сначала сравнить состав двух хорошо известных сталей: аустенитной – AISI 304 (аналоги DIN 1.4301 и 08Х18Н10) и ферритной – AISI 430 (аналоги DIN 1.4016 и 12Х17).
Структура
Марка
Обозначение по EN
Ферритная
1,4016
0,040
0,015
16,0-18,0
Аустенитная
1,4301
0,045
0,015
17,5-19,5
8,0-10,5
Основные элементы нержавеющих сталей можно разделить на ферритизирующие и аустенизирующие. Каждый из элементов способствует образованию той или иной структуры.
Ферритизирующие элементы – это Cr (хром), Si (кремний), Mo (молибден), W (вольфрам), Ti (титан), Nb (ниобий)
Аустенизирующие элементы – это C (углерод), Ni (никель), Mn (марганец), N (азот), Cu (медь)
В стали AISI 430 преобладают ферритизирующие элементы, поэтому ее структура ферритная. Сталь AISI 304 имеет аустенитную структуру в основном за счет содержания около 8% никеля. Для получения дуплексной структуры с содержанием каждой фазы около 50% необходим баланс аустенизирующих и ферритизирующих элементов. В этом заключается причина, почему содержание никеля в дуплексных сталях в целом ниже, чем в аустенитных.
Ниже приведен типичный состав дуплексной нержавеющей стали:
Марка
Номер по EN/UNS
Примерное содержание
LDX 2101
1.4162/
S32101
Малолегированная
DX 2202
1.4062/ S32202
Малолегированная
RDN 903
1.4482/
S32001
Малолегированная
2304
1.4362/
S32304
Малолегированная
2205
1.4462/
S31803/
S32205
Стандартная
2507
1.4410/
S32750
Супер
Zeron 100
1.4501/
S32760
Супер
Ferrinox255/
Uranus 2507Cu
1.4507/
S32520/
S32550
Супер
В некоторых из недавно разработанных марок для значительного снижения содержания никеля используется сочетание азота и марганца. Это положительно сказывается на стабильности цен.
В настоящее время технология производства дуплексных сталей еще только развивается. Поэтому каждый производитель продвигает собственную марку. По общему мнению, марок дуплексной стали сейчас слишком много. Но судя по всему, такую ситуацию мы будем наблюдать, пока среди них не выявятся «победители».
Коррозионная стойкость дуплексных сталей
Из-за многообразия дуплексных сталей при определении коррозионной стойкости их обычно приводят вместе с аустенитными и ферритными марками сталей. Единой меры коррозионной стойкости пока не существует. Однако для классификации марок сталей удобно пользоваться числовым эквивалентом стойкости к питтинговой коррозии (PREN).
PREN = %Cr + 3,3 x %Mo + 16 x %N
Ниже приведена таблица коррозионной стойкости дуплексных сталей в сравнении с аустенитными и ферритными марками.
Марка
Номер по EN/UNS
Ориентировочный PREN
1.4016/
S43000
Ферритная
1.4301/
S30400
Аустенитная
1.4509/
S43932
Ферритная
RDN 903
1.4482/
S32001
Дуплексная
1.4401/
S31600
Аустенитная
1.4521/
S44400
Ферритная
316L 2.5 Mo
1.4435
Аустенитная
2101 LDX
1.4162/
S32101
Дуплексная
2304
1.4362/
S32304
Дуплексная
DX2202
1.4062/ S32202
Дуплексная
904L
1.4539/
N08904
Аустенитная
2205
1.4462/
S31803/
S32205
Дуплексная
Zeron 100
1.4501/
S32760
Дуплексная
Ferrinox 255/
Uranus 2507Cu
1.4507/
S32520/
S32550
Дуплексная
2507
1.4410/
S32750
Дуплексная
6% Mo
1.4547/
S31254
Аустенитная
Следует отметить, что данная таблица может служить только ориентиром при выборе материала. Всегда необходимо рассматривать, насколько подходит определенная сталь для эксплуатации в конкретной коррозионной среде.
SCC – это один из видов коррозии, возникающий при наличии определенного набора внешних факторов:
К сожалению, обычные аустенитные стали, такие как AISI 304 (аналоги DIN 1.4301 и 08Х18Н10) и AISI 316 (аналог 10Х17Н13М2) наиболее подвержены SCC. Следующие материалы обладают намного более высокой стойкостью к КР:
Сопротивление SCC позволяет использовать дуплексные стали во многих процессах, проходящих при высоких температурах, в частности:
Каркасы бассейнов из нержавеющей стали известны своей склонностью к SCC. Использование в их изготовлении обычных аустенитных нержавеющих сталей, таких как AISI 304 (аналог 08Х18Н10) и AISI 316 (аналог 10Х17Н13М2) запрещено. Для этой цели лучше всего подходят аустенитные стали с высоким содержанием никеля, такие как марки с 6% Mo. Однако в некоторых случаях в качестве альтернативы можно рассматривать дуплексные стали, такие как AISI 2205 (DIN 1.4462), и супер дуплексные стали.
Факторы, препятствующие распространению дуплексных сталей
Привлекательное сочетание высокой прочности, широкий диапазон значений коррозионной стойкости, средняя свариваемость, по идее, должны нести в себе большой потенциал для увеличения доли дуплексных нержавеющих сталей на рынке. Однако необходимо понимать, какие у дуплексных нержавеющих сталей недостатки и почему они, судя по всему, будут оставаться в статусе «нишевых игроков».
Такое преимущество как высокая прочность мгновенно превращается в недостаток, как только дело доходит до технологичности обработки материала давлением и механической обработки. Высокая прочность также означает более низкую, чем у аустенитных сталей, способность к пластической деформации. Поэтому дуплексные стали практически непригодны для производства изделий, в которых требуется высокая пластичность. И даже когда способность к пластической деформации на приемлемом уровне, все равно для придания необходимой формы материалу, как например при гибке труб, требуется большее усилие. В отношении плохой обрабатываемости резанием есть одно исключение из правил: марка LDX 2101 (EN 1.4162) производитель Outokumpu.
Процесс выплавки дуплексных нержавеющих сталей намного более сложен, чем аустенитных и ферритных сталей. При нарушении технологии производства, в частности термообработки, помимо аустенита и феррита в дуплексных сталях может образовываться целый ряд нежелательных фаз. Две наиболее значимые фазы изображены на приведенной ниже диаграмме.
Для увеличения нажмите на изображение.
Обе фазы приводят к появлению хрупкости, то есть потере ударной прочности.
Образование сигма-фазы (более 1000º С) чаще всего происходит при недостаточной скорости охлаждения в процессе изготовления или сварки. Чем больше в стали легирующих элементов, тем выше вероятность образования сигма-фазы. Поэтому наиболее подвержены этой проблеме супер дуплексные стали.
475-градусная хрупкость появляется в результате образования фазы, носящей название α′ (альфа-штрих). Хотя наиболее опасна температура 475 градусов Цельсия, она может образовываться и при более низких температурах, вплоть до 300º С. Это накладывает ограничения на максимальную температуру эксплуатации дуплексных сталей. Это ограничение еще более сужает круг возможных областей применения.
Краткий обзор свойств дуплексных сталей