2205的化学成分.docx

1、2205的化学成分双相不锈钢2205化学成分及用途双相不锈钢2205(00Cr22Ni5Mo3N,S31803)的化学成份% 牌号 C Mn P S Si Ni Cr Mo N 22050.030 2.0 0.03 0.02 1.0 4.5-6.5 21-23 2.5-3.5 0.08-0.2 双相不锈钢2205(00Cr22Ni5Mo3N,S31803)的机械性能 牌号 温度/状态 屈服强度b?(ksi) 抗拉强度 0.2?(ksi) 伸长率 标距2in或50mm(或4D）,% 2205的板 70oC/退火 75105352205的板 200oC/退火 50902205的板 400oC/退火

2、 45802205的板 600oC/退火 4079双相不锈钢2205的用途：用于炼油, 化肥,造纸,石油,化工 等耐海水耐高温浓硝酸等 的热交换器和冷淋器及器件一般属性2205双相不锈钢是由22%铬,3%钼及5-6%镍氮构成的双相不锈钢。它具有高强度、良好的冲击韧性以及良好的整体和局部的抗应力腐蚀能力。抗腐蚀能力均匀腐蚀由于铬含量（22%），钼（3%）及氮含量（0.18%）,2205的抗腐蚀特性在大多数环境下优于316L和317L。局部抗腐蚀2205中铬、钼及氮的含量使其在氧化性及酸性的溶液中, 对点腐蚀及隙腐蚀具有很强的抵抗能力。在含2000ppm 氯化物的硫酸溶液中的腐蚀曲线4 mpy (

3、0.1 mm/yr)抗应力腐蚀不锈钢的双相微观结构有助于提高不锈钢的抗应力腐蚀龟裂能力。在一定的温度、应张力、氧气及氯化物存在的情况下,奥氏体不锈钢会发生氯化物应力腐蚀。由于这些条件不易控制，因此304L、316L和317L的使用在这方面受到限制。抗腐蚀疲劳2205 合金的高强度及抗腐蚀能力使其具有很高的抗腐蚀疲劳强度。加工设备易受腐蚀环境和加载循环的影响，2205的特性非常适合这样的应用。采用AvestaPolarit 蚀损电池测得1M NaCl 中蚀损临界温度。在10% FeCl36H2O中的隙腐蚀临界温度湿处理磷酸中的均匀腐蚀腐蚀率, ipy等级溶液A, 1401/4F溶液B, 1201

4、/4F22053.13.9316L200200904L476.3成份, wt %P2O5HClHFH2SO4Fe2O3Sol A 54.00.061.14.10.27Sol B 27.50.341.31.720.4成份, wt %P2O5Al2OSiO2CaOMgOSol A 54.00.170.100.200.70Sol B 27.50.010.30.02-应力腐蚀龟裂等级沸腾的 42% MgCI2 Wick Test沸腾的25% NaCI2205FPP254 SMO?FPPType 316LFFFType 317LFFFAlloy 904LFF or PF or PAlloy 20FPP(

5、p=通过F=未通过)化学成分平均值 (重量 %) CCrNiMoNOthers0.02022.15.63.10.18S=0.001PREN = Cr% = 3.3 Mo% = 16 N% 34机械特性室温下机械特性ASTM A 240平均值屈服强度(0.2%), ksi65 最小值74抗拉强度, ksi90 最小值105延展率, %25 最小值30硬度HB293最大值256高温下抗拉性能温度F122212392572屈服强度(0.2%), ksi60524541抗拉强度, ksi96908381物理特性温度F68212392572密度lb/in30.278-弹性模量psi x 10627.62

6、6.125.424.9线膨胀(6814F-T)10-6/F-7.57.88.1导热系数Btu/h ft. F8.79.29.810.4热容量Btu/lb/F0.1120.1190.1270.134电阻率in x 10-633.535.437.439.4结构2205 的化学成分在经过1900/1922F (1040/1080C)固熔退火处理后,可获得理想的微观结构50 / 50 。如果热处理的温度高于2000F ,可能会导致铁素体成分的增加。像其他的双相不锈钢一样,2205 合金易受金属间相析出的影响。金属间相在1300F和1800F之间析出,在1600F温度下,其析出速度最快。因此,我们需对2

7、205 进行试验，确保无金属间相，,试验参考ASTM A 923。加工热成形我们建议成形应尽量在600F 温度以下进行。在进行热成形处理时,整个工件应整体受热,应在1750F 到2250F 的温度范围内进行,2205 合金在此温度下非常柔软。如果温度过高,2205合金易于热撕裂。如果低于此温度,奥氏体就会发生断裂。低于1700F时,由于温度和形变的影响,金属间相会很快形成。热成形进行完后,应立即对其在最低为1900F 的温度下进行固熔退火,并进行淬火来还原其相位平衡、韧性及抗腐蚀能力。我们不建议进行应力消除,但如果必须这样做,材料应在最低为1900F 的温度下进行固熔退火,然后迅速冷却,进行水

8、淬火。冷成形2205 合金可以进行切割和冷成形。然而,由于2205 合金自身的高强度及硬度,它比奥氏体钢铁更需要进行冷成形,也正因为它的高强度,要充分考虑到回弹的因素。热处理2205 合金应在最低为1900F 的温度下进行退火处理,然后迅速冷却,进行水淬火。这项处理应用于固熔退火及应力解除。应力解除处理如在低于1900F 的温度下进行,容易导致有害的金属或非金属相位的析出。机械切削性在高速的机床上,2205 合金的进给率和切削速度和316L 是一样的。如果采用炭化刀,切割速度与316L 相比降低了大约20%,机器设备及其部件的性能在此起着关键性的作用。焊接2205 合金的焊接性很好。2205

9、合金所要达到的性能为焊接金属和热变质部分仍然保持和基底金属同样的抗腐蚀能力、强度及韧性。2205 的焊接难度不大,但需设计其焊接程序,以便焊接后,可以保持良好的相位平衡状态,避免有害的金属相位或非金属相位的析出。2205 可在以下设备中进行焊接: GTAW (TIG); GMAW (MIG); SMAW (“stick” electrode);SAW; FCW; and PAW.抗腐蚀能力均匀腐蚀SAF 2507的较高的铬及钼含量使其对有机酸如甲酸、乙酸等具有较强的抗整体腐蚀的能力。SAF2507合金对无机酸,尤其是那些包含氯化物的无机酸也具有较强的抗腐蚀能力。和904L相比,SAF2507对

10、稀释的混有氯根离子的硫酸具有更强的抗腐蚀能力。904L是奥氏体状态的合金,专用于抗纯硫酸腐蚀。316L等级不能用于盐酸环境中,它可能会遭到局部腐蚀或整体腐蚀。SAF2507可以用于稀释的盐酸环境里,具有较强的抗点腐蚀及抗隙腐蚀的能力。在含有2000ppm氯离子的硫酸中的等腐蚀曲线0.1 mm/year在盐酸中的等腐蚀曲线0.1 mm/year,虚线代表沸点。在1m NACI 中,各种合金的临界蚀损温度各种合金在10% FeCl3 中的临界裂隙腐蚀温度粒间腐蚀SAF 2507较低的碳含量大大地降低了在热处理时晶间中的碳化物沉淀的风险,因此,这个合金具有很强的抵抗与碳化物相关的晶间腐蚀的能力。应力

11、腐蚀龟裂SAF 2507 的双相结构使其具有较强的抗应力腐蚀龟裂的能力。由于其较高的合金含量,SAF 2507的抗腐蚀能力及强度均优于2205。SAF2507特别适用于海上石油天然气的开采设备。点腐蚀测验钢铁产品在含有氯化物的溶液中的抗点腐蚀能力的方法有很多种, 以上的数据是根据ASTM G61 上所提到电化学技术进行检验得出的。高性能的不锈钢在1M氯化钠溶液中的点腐蚀临界温度是有规定的。实验结果证明了SAF 2507的卓越的抗点腐蚀的能力。各个等级的测验数据由深灰的颜色表示。隙腐蚀裂缝在建筑等方面几乎是不可避免的,这使得不锈钢在氯化物的环境里更易受到腐蚀。SAF 2507 具有很强的抗裂缝腐

12、蚀的能力。SAF 2507 和其它高性能不锈钢产品抗裂缝腐蚀的临界温度如上图所示。在含有2000ppm氯离子的硫酸中的等腐蚀曲线0.1 mm/year 在盐酸中的等腐蚀曲线0.1 mm/year,虚线代表沸点。 在1m NACI 中,各种合金的临界蚀损温度 各种合金在10% FeCl3 中的临界裂隙腐蚀温度化学成分平均值(重量 %) CCrNiMoN其他0.0202574.0.27S=0.001PREN = Cr% + 3.3 Mo% + 16 N% 40机械性能机械及物理性能 SAF 2507具有很高的抗拉强度、冲击强度及较低的热膨胀系数和较高的导热性。这些特性适用于很多结构零件及机械部件。

13、SAF 2507在较低的及较高的温度下的机械性能如下图所示。所有的实验数据都是测试退火及淬火处理后的样品得出的数据。SAF 2507不宜长期置于高于570F 的温度环境下,这样可能会减弱其韧性。以下表格中的数据仅适用于经过锻造的产品,其不应被看作为最大值或最小值,除非有特别的说明。机械特性极限抗拉强度, ksi116 最小值0.2% 残余屈服强度, ksi80最小值1%残余屈服强度0.2%, ksi91最小值延伸率%15最小值硬度,落氏C32 最大值冲击能,ft-lbs74最小值低温冲击特性温度FRT34-4-40Ft-lbs162162155140温度F-76-112-148-320Ft.-

14、lbs.11044307高温抗拉特性温度F682123023924820.2% 残余屈服强度, ksi8065615855极限抗拉强度, ksi116101989594物理特性密度lb/in30.28弹性模量psi x 10629热膨胀系数68-212F/Fx10-6/F7.2导热系数Btu/h ft F8.7热容量Btu/lb/F0.12电阻率?-in x 10-631.5加工热成形SAF 2507热成形应在1875F-2250F这一温度范围内进行,之后应立即在不低于1925F的温度下进行固溶退火，然后迅速水淬。冷成形很多常用的不锈钢成形方法都适用于SAF 2507. 和奥氏体等级不锈钢相比

15、,这个合金具有更高的屈服强度及更低的延展性。因此,加工商认为有必要增强成形力度,增大弯曲半径,还要考虑到反弹的因素。和奥氏体等级相比,2507的拉制,拉伸成形等工艺更难操作。当成形需要10%或更多冷变形时,我们建议对其进行固溶退火和淬火处理。热处理SAF 2507 在热成形或冷成形后均应进行固溶退火和淬火处理。固溶退火的温度不应低于1925F,随后应立即进行气冷或水冷淬火。为了得到理想的抗腐蚀能力,热处理后的产品还要经过酸洗和漂洗。焊接SAF 2507 的焊接性很好,可以通过以下方法进行焊接: SMAW, GTAW, PAW, FCW, or SAW. 焊接SAF 2507时,建议使用2507

16、/P100金属, 它会构成适当的双相结构。不必对SAF 2507 进行预热, 除非你想阻止冷金属的浓缩. 中间焊接温度不应超过300F ,不然, 焊接的完整性就会受到的影响. 根部应用氩或90% N2/10% H2 净化气体加以屏蔽, 以便保证其最强的抗腐蚀能力.,后者的效果会更好一点.如果只对一面进行焊接, 焊接后不可能对其进行清洗. 我们建议采用GTAW作为根部焊道,如果没有填充金属,GIAW和PAW 无法进行,除非可以在焊接后对其进行清洗。若供热为5-38 kJ/in.应采用SMAW or GTAW。若供热为50kJ/in.,应采用SAW。一般属性合金316（UNS S31600）, 3

17、16L(S31603), 317L(S31703) 是以钼为基础的奥氏体不锈钢, 与常规的铬-镍奥氏体如304 合金相比，具有更好的抗一般腐蚀及点腐蚀、 裂隙腐蚀性。这些合金具有更高的延展性、抗应力腐蚀性能、耐压强度及耐高温性能。在要求更佳抗一般腐蚀和点腐蚀性能的应用中，317L比316或316L更受欢迎，因为317L含钼量达3-4，316和316L的含钼量只有2-3。316 合金和316L 和317L铜-镍-钼合金还具有奥氏体不锈钢的典型特征，即良好的加工性及成形性。化学成分化学成分ASTM A240, ASME SA-240如下表所示重量百分比除特别说明外，表中所列为最大值成分Alloy

18、316Alloy 316LAlloy 317L碳0.080.0300.030锰2.002.002.00硅0.750.750.75铬16.0018.0016.0018.0018.0020.00镍10.0014.0010.0014.0011.0015.00钼2.003.002.003.003.004.00磷0.0450.0450.045硫0.0300.0300.030氮0.100.100.10铁BalanceBalanceBalance耐腐蚀一般腐蚀和18-8不锈钢相比，316，316L和317L在大气环境下和其他温和环境下具有更佳的耐腐蚀性。一般来说，不腐蚀18-8不锈钢的媒介，都不会腐蚀含钼的

19、等级。唯一例外的是高氧化性酸，如硝酸，含钼的不锈钢对这种酸的耐腐蚀性较弱。在硫酸溶液中，316和317L比其他铬-镍类型的等级具有更良好的耐腐蚀性。在温度高达120F（38C）的条件下，这两个等级对高浓度溶液都有良好的耐腐蚀性。当然，使用期间的测试是必不可少的，因为作业条件和酸性污染物可能严重影响腐蚀速率。浓缩含硫气体时，这两种等级比其他类型的不锈钢具有更好的耐腐蚀性。然而，在这样的应用中，酸浓度对腐蚀速率的影响相当大，这一因素要慎重考虑。含钼不锈钢316和317L，对其他各种环境都有一定的耐腐蚀性。以下的腐蚀数据表明，这些合金在沸腾的20%磷酸溶液中，表现出优越的耐腐蚀性。它们也被广泛应用于

20、处理热有机酸和脂肪酸。食物，医药产品的制造和处理，通常用到含钼的不锈钢，因为要尽量减少金属污染。一般来说，在相同的环境条件下，316，316L可以看成和317L的性能相当。但是在可以引起焊接，热影响区晶间腐蚀的环境下，例外。在这样的媒介，316L和317L更常被选用，因为含碳量低，可以提高耐晶间腐蚀性。在沸腾溶液中的耐腐蚀性煮沸测试每年腐蚀速率(mm/y)Alloy 316LAlloy 317LBaseMetalWeldedBaseMetalWelded20%乙酸0.12(0.003)0.12(0.003)0.48(0.012)0.36(0.009)45%甲酸23.4(0.594)20.9(0

21、.531)18.3(0.465)24.2(0.615)1%盐酸0.96(0.024)63.6(1.615)54.2(1.377)51.4(1.306)10%草酸48.2(1.224)44.5(1.130)44.9(1.140)43.1(1.094)20%磷酸0.60(0.15)1.08(0.027)0.72(0.018)0.60(0.015)10%氨基磺酸124.2(3.155)119.3(3.030)94.2(2.393)97.9(2.487)10%硫酸635.3(16.137)658.2(16.718)298.1(7.571)356.4(9.053)10%硫酸氢钠71.5(1.816)56

22、.2(1.427)55.9(1.420)66.4(1.687)50%氢氧化钠77.6(1.971)85.4(2.169)32.8(0.833)31.9(0.810)点腐蚀/隙腐蚀铬，钼，氮含量增加，可以提高奥氏体不锈钢在氯化物或其他卤素离子环境下的耐点腐蚀/隙腐蚀性。点腐蚀通过PREN（点蚀当量）来计算，PRE = Cr+3.3Mo+16N。316，316L的PREN=24.2， 304的PREN=19.0, 这就反映了316（或316L）耐点腐蚀性比304好。317L，钼含量达31%，PREN=29.7，说明比316耐点腐蚀性更好。304不锈钢在含100ppm 氯化物的水环境下，具有耐点腐蚀

23、和耐隙腐蚀性。含钼的316和317L，分别在含2000ppm和5000ppm氯化物的水环境下，具有耐点腐蚀和耐隙腐蚀性。尽管这两种合金在海水环境下（氯化物含量19000ppm）使用取得一定成效，但是不建议这样使用。2507合金，钼含量4%，铬含量25%，镍含量7%是专门用于咸水环境的。316，317L只适用某些海洋环境的应用，如船只导轨，海洋附近建筑物外墙等。316，317L合金在100小时5%盐雾测试中，都没有出现腐蚀（ASTM B117）粒间腐蚀316，317L合金暴露在800F至 1500F (427C至 816C)温度下，可能引起碳化铬在晶界沉淀。这类不锈钢暴露在苛刻环境下，容易形成粒

24、间腐蚀。但是短暂暴露的时候，如焊接时， 317L由于较高的铬，钼含量，比316更能抵御粒间腐蚀。当焊接厚度超过11.1mm时，即使是317L合金，也需要做退火处理才行。如果焊接后不能做退火处理或需要做低温应力消除处理时，采用316L和317L可以有效避免粒间腐蚀。在焊态和暴露在800 to 1500F (427 to 826C)温度范围内，这两种合金有耐腐蚀性。需要做应力消除处理的容器，在此温度范围内做短时间处理，不会影响金属正常的耐腐蚀性能。L等级的大型钢材经过退火后，无需做高温加速冷却处理。316L，317L和对应的高碳含量合金相比，具有同等的耐腐蚀性和机械性能，在容易产生粒间腐蚀的应用中

25、，这两种合金更是具有额外的优势。在焊接和应力消除遇到的短暂热力，尽管不足以引起粒间腐蚀，但是值得注意的是，连续或者长期暴露在800到 1500F (427 到826C)的温度范围内，对这两种合金来说都是有害的。在1100到1500F (593 到 816C)温度范围下做应力消除处理，可能对这类合金引起轻微脆裂。粒间腐蚀测试ASTM A262 评估测试腐蚀率, Mils/Yr (mm/a)Alloy 316Alloy 316LAlloy 317LPractice B基焊金属焊接后36 (0.9)41 (1.0)26 (0.7)23 (0.6)21 (0.5)24 (0.6)Practice E基

26、焊金属焊接后No Fissures on BendSome Fissureson Weld (unacceptable)No FissuresNo FissuresNo FissuresNo FissuresPractice A基焊金属焊接后Step StructureDitched (unacceptable)Step StructureStep StructureStep StructureStep Structure应力腐蚀龟裂在卤化环境下，奥氏体不锈钢容易受应力腐蚀龟裂的影响。尽管316，317L由于含有钼，比18Cr-8Ni合金一定程度上具有较好的耐应力腐蚀龟裂性，但是它们仍然是比较

27、容易受影响的。产生应力腐蚀龟裂的条件包括：（1）卤化物的存在（一般来说是氯化物）；（2）残余张应力；（3）温度超过120F (49C)。焊接过程中，冷变形或热循环可以产生应力。退火，应力消除热处理可以有效减少应力，因此，减低了材料对卤化物应力腐蚀龟裂的敏感性。低碳的L等级，在耐应力腐蚀龟裂方面没有特殊优势，但是在应力消除状态下作业时，L等级是仍然是首选，因为这样的环境下可能引起粒间腐蚀。卤化物（氯化物应力腐蚀测试）测试U型弯曲（高度受压）样品Alloy 316Alloy 316LAlloy 317L42% 氯化镁，沸腾断裂,424小时断裂21-45 小时断裂72 小时33%氯化锂，沸腾断裂48-569 小时断裂21-333 小时断裂22-72 小时26% 氯化钠，沸腾断裂530-940 小时无断裂1002 小时断裂小时40% 氯化钙，沸腾断裂144-1000 小时-暴露在海边环境，周围温度无断裂无断裂无断裂抗氧化性316，317L具有良好的抗氧化性，在大气环境下，温度即使到达1600 至1650F (871 至 899C)，锈皮产生率也比较低。一般来说，316的性能稍次于304不锈钢，因为304的铬含量稍高（18%，316铬含量16%）。氧化率通常受大气和作业环境所影响，因此无法提供确切的氧化率供参考。物理性能结构适当退火后，316，317合金主要