中华不锈钢网编辑部获悉:使得最后得到的固溶组织为铁素体相和奥氏体相各占约一半的一种不锈钢材料。其性能特点主要为：与铁素体不锈钢相比，因为它含有更多的合金元素，因此有全面的、更好的耐腐蚀性能，或者说两者在耐腐蚀性能方面没有可比性；在机械性能方面，因为双相钢具有约一半的奥氏体组织，故比铁素体不锈钢具有更好的塑性和韧性。
工艺设计思路24以经脱磷处理的高炉铁水和废钢为主原料选择以高炉铁水和废钢为主原料的不锈钢冶炼工艺路线，主要是基于降低能耗和成本减少废钢用量，简化原料管理等方面的考虑。
以高炉铁水代替全部碳钢废钢，其自身的物理热可大幅降低电炉熔炼所需的电能。采用50%~70%（文中均为质量百分比）高炉铁水作为电炉主原料后，不仅消除了不锈钢废钢和优质碳钢废钢供应不足之虞，且与全废钢不锈钢冶炼工艺相比，可降低成本约500元/t钢。
全废钢冶炼工艺极度依赖于原料质量，这是因为：（）不锈钢废钢中的铬、镍等主要合金成分波动较大；（2）原料中磷含量偏高，而高铬钢液的脱磷是十分困难的，磷高对不锈钢冶炼的影响是致命的。因此要求冶炼过程所用原料磷含量尽可能低且相对稳定；（3）原料中锰含量常常偏高，也增加了A0D精炼处理难度。因此，大量采用脱磷铁水是降低不锈钢原料管理难度，提高原料适应性的有效方法之一。
艺流程设计宝钢不锈钢分公司不锈钢生产线设计年产能为72万t不锈钢，主体冶炼设备包括95t双工位铁水喷吹脱磷（DDD）装置、100t超高功率交流电弧炉（EAF）、120t侧顶复吹氩氧脱碳（AOD）炉以及120t强搅拌双工位真空吹氧脱碳（SS-VODLTS）处理装置。按不同的产品和生产计戈IJ，以EAF―AOD―LTS两步法和EAF―AOD―VOD三步法为主要生产工艺路线，两步法AOD设计炉容量为135t、三步法AOD设计炉容量为120t（主要用于生产超低C、N不锈钢）两步法工艺以经脱磷处理的铁水和不锈钢废钢为主要原料，在电炉内将其熔化和调整为不锈钢母液，在AOD精炼炉内完成脱碳、脱氮及合金化，在LTS完成终点成分和温度调整。三步法将部分脱碳、脱氮功能由AOD精炼移至VOD精炼，在VOD将钢水成分和温度调整到目标值。是宝山钢铁股份有限公司不锈钢分公司的不锈钢冶炼工艺流3工艺分析3.1电炉工艺分析以经脱磷处理的高炉铁水、不锈钢废钢以及铁合金为主原料冶炼不锈钢时，电炉工艺主要有3个特点：（1）经脱磷处理后，高炉铁水磷含量为001%左右，从而降低了不锈钢冶炼对废钢中磷含量以及铁合金磷含量的要求，简化了原料管理；（2）将高炉铁水兑入电炉以后，为满足成分要求，还须加入一定量的铬铁合金，但由于铬铁合金熔点很高，约1750°C左右，大量铬铁合金的加入可能给电炉熔化过程带来不良影响，严重时可能出现大量未熔料；（）高炉铁水碳含量很高，约4%左右，经电炉处理后，也仅能降低到约3%，相对于全废钢不锈钢冶炼工艺（碳含量约0.8%~1.5%）对后续工序AOD精炼操作工艺提出了更高的要求。
2AOD精炼工艺分析AOD精炼作为电炉的后续工序，当电炉以高炉铁水和废钢为主原料冶炼时，其母液的主要电炉熔化、升温后，其碳含量约3 %.在AOD精炼条件下，碳含量较高时铬的氧化相对较小，因此在AOD精炼前期可使用大流量、高O2N2（Ar）比进行吹炼，这样既可加快脱碳升温，也利于保铬，还可加快生产节奏。AOD精炼炉配置有一支顶枪和七支底侧枪，侧顶复吹的最大供氧量可达250Nm3Znin，完全可满足AOD炉前期大量、快速脱碳的工艺要求。
中华不锈钢网编辑部获悉:3VOD精炼工艺分析VOD精炼为真空冶炼过程，其精炼原理与AOD精炼有相似之处，均藉助降低一氧化碳分压的方法来实现脱碳保铬过程。但是AOD精炼条件下脱碳速度开始下降时对应的碳含量即临界碳含量约为0.6%，而VOD精炼过程相应的临界碳含量约为0.06%，也即真空条件下的铬氧化量将大大减少，说明VOD更适于冶炼超低碳钢，如碳含量小于0.01 %的钢种，且更为经济。
与奥氏体不锈钢相比，由于铁素体相的存在，使得它具有更好的抗氯离子应力腐蚀开裂的能力，同时也具有更好的耐孔蚀、磨损腐蚀、腐蚀疲劳的能力；由于铁素体相的存在，也使得它的机械强度远远大于奥氏体钢。
与超级奥氏体不锈钢、镍基合金、哈氏合金、钛材相比，在许多情况下耐腐蚀性相当，但价格却便宜很多。
笔者试图从双相钢性能特点的成因机理来探讨其制造和应用时应注意的问题。
1双相钢性能特点的成因机理双相不锈钢所表现出来的上述优良性能，主要得益于它具有的特殊的合金元素组成及形成的特有的组织特点。因此，充分了解双相钢的合金成分和组织特点，是制造和应用的基础。
1.1合金元素在常用的双相钢中，主要合金元素有铬、镍、氮、锰、钼、钨、碳、铜等，它们在双相钢中表现出的性能或者说对双相钢性能的影响简述如下：镍：是强烈形成奥氏体相和扩大奥氏体相区的元素，在双相钢中主要是控制相平衡；当Ni =6%~8%时U相=40%~50%）时，材料的抗SCC（应力腐蚀开裂）最佳。
铬：是强烈形成铁素体并稳定铁素体相区的元素。铬通过置换铁元素发生固溶强化作用，提高材料强度。一般铬控制在18%~25%.钼：铁素体形成元素，同时促进《‘、<，等金属间脆性相析出；可提高双相钢耐孔蚀性能，常富集在钝化膜中，并提高其稳定性，抑制阳极融解。
氮：强烈形成稳定并扩大奥氏体相区的元素，在钢中形成间隙固溶体，显着提篼钢材强度。
钨：铁素体形成元素，与钼相似，但更容易使钢析出脆性相，使钢的析出脆化向高温区转移；鹤会明显降低焊接热影响区的低温冲击韧性值，-03-20.修改稿收到日期：2006-04-10.：汪建羽（1961 -），男，浙江绍兴人。1983年毕业于浙江大学化工机械专业，高级工程师，副总工程师长期从事石油化工工程设计工作，笔者参与设计的镇海300万吨/年催化裂化装置获第十届全国优秀工程设计银奖；300万吨/年催化裂化装置技术攻关获中国石化科技进步二等奖。
钨可提高钢耐缝隙腐蚀。
锰：奥氏体形成元素，加速相的生成并扩大a相的析出范围，影响钢的机械性能；但钼的存在可缓解甚至消除锰的不利影响。
铜：在低pH值环境下有良好的抗腐蚀能力，显着提高双相钢抗孔蚀和抗缝隙腐蚀的性能。
碳：与氮一样，也是强烈形成奥氏体、扩大奥氏体相区的元素，且其能力远超过镇元素。
其它：硫和氧会降低钢的耐蚀性能、机械性能及其加工性能。稀土元素、钛等可改善钢的加工性能，但不宜太多。
1.2组织特点双相钢的一个显着特点就是其双相组织。除此之外，还常伴有其他相组织的产生，这些次生相也或多或少的影响钢材的性能。对双相钢来说，特殊的合金元素组成是保证构成双相及各相比例的基础，通过主要元素的含量，可以预测金相组织的相比例。目前，国际上使用较多的是美国焊接研究会（WRC）提出的WRC -92组织图（见）在高温下（1300T以上），呈现单一的高温铁素体组织，即5相。但冷却过程中粗大的5相会转变成常温铁素体相U相）和奥氏体相（r相）。由于a相与r相的生成条件、速度不同，因而不同的冷却起点温度及冷却方式（速度）会使a相与r相有不同的最终比例，而且其组织特征也不同。其实，热处理对相比例的影响是有限的，但对二次相（对钢材性能的影响比较大）的生成才是至关重要的。
常用的双相钢常会在冷却过程中出现二次相。主要的二次相有二次奥氏体（）、碳化物、a相、a'相、X相、R相、7：相等。
二次奥氏体（r2）。双相钢冷却时会在铁素体相中析出「2.r2相具有一定的奥氏体相特征，会促进（J相的生产。
碳化物（MdQ）的存在不利于钢材的耐蚀性。快速冷却可避免MaCe的生成。
相硬而脆，可显着降低钢材的塑性和初性。a相富含铬，使其周围因铬而耐腐蚀性降低。鉴于此，a相是一种危害最大的二次相。以急冷方式快速通过该温度区间，可有效避免相的产生。
a'相对于含铬16%以上的铁素体，如果长期在400T~700使用，会使钢材变脆。在该温度区间，铁素体会发生富铬和富铁偏聚区的亚晶界，从而形成a和a'相共存。
中华不锈钢网编辑部获悉:X相、R相和Tt相都是在一定的温度区间（55（-750）析出的金属间相，富铬和钼，硬而脆，易降低钢材的耐腐蚀性。但与a相相比，析出的量较少，因此其危害低于a相。
2双相不锈钢的性能2.1耐腐蚀性能开发双相钢就是解决奥氏体不锈钢腐蚀开裂性能的问题，并同时获得篼强度。
均腐蚀。一般来讲，双相组织并不利于钢材耐电化学腐蚀，因为可能出现电偶腐蚀。在某些强氧化性酸和强还原性酸中，其耐腐蚀性有时不如奥氏体，但有时比奥氏体还好。在有机酸中，它和奥氏体不诱钢一样都具有良好的耐腐蚀性。在碱液中，其耐腐蚀性相对较差些。
孔蚀是一种局部腐蚀，也是不锈钢最有害的腐蚀型式之一，它往往成为应力腐蚀开裂和疲劳腐蚀开裂的根源。目前比较流行的是通过孔蚀指数（PREN）来评价钢材的耐孔蚀性能。即将耐孔蚀的几个主要元素折合成铬含量的当量，通过铬含量的当量（PREN）来判断钢材的耐孔蚀性能：因此，对于钢材的抗孔蚀性能，除了考虑其PREN值外，还要在生产过程中力求避免a相的生成，减少金属夹杂物。
晶间腐蚀。双相钢几乎不发生晶间腐蚀敏化，即使是在焊后空冷条件下。
应力腐蚀。双相组织的存在，使得双相钢抗应力腐蚀开裂的性能要优于奥氏体不镑钢及铁素体钢。
总的说来，双相钢的抗均匀腐蚀性能、抗孔蚀性能、抗缝隙腐蚀性能与奥氏体不锈钢相比并没有优越太多，但其抗晶间腐蚀性能、抗应力腐蚀性能则明显优于奥氏体不锈钢2.2力学性能强度。在双相钢中，由于铁素体相约占二分之一，故其强度明显高于奥氏体不锈钢。双相钢的强度比奥氏体不锈钢高约三分之一。
塑性和韧性。在双相钢中，由于奥氏体相约占二分之一，故其塑性和韧性优于铁素体不镑钢。另外由于奥氏体相的存在，使得容易产生脆性化合物的碳、氮等在铁素体相中溶解度降低，从而降低r脆性相的发生。同时，因两相同时存在，可阻止或缓解篼温下晶粒的长大，也可阻止或缓解裂纹的扩展，从而提高了钢材的塑性和性。
但奥氏体不锈钢相比，由于铁素体相的存在，使得其塑性和韧性相对较低，尤其是铁素体相中易产生相、相、X相、R相、tt相等脆性相，如果处理不当，会严重影响钢材的塑性和韧性。
2.3加工性能工程上应用较多的加工方法有冶炼、铸造、热变形加工、冷变形加工、机加工、热处理、焊接等。
冶炼。双相钢的冶炼比奥氏体或铁素体钢的难度大，控制要求高。目前，双相钢最低要求应采用VOD或AOD进行精炼的。
铸造。基于与冶炼同样的道理，铸造难度也大于一般奥氏体和铁素体钢材，而且难度比冶炼更大。除此之外，由于两相组织的原因，在浇铸时还要采取有效的措施，以避免比奥氏体钢更容易出现的铸造裂纹（两相凝固差别的原因）、气孔（加氮的原因）等问题。
热变形加工。双相钢具有的两相组织使其热变形加工的难度要远大于奥氏体不锈钢。
冷变形加工。双相钢的冷变形加工的难度要远大于奥氏体不锈钢。
机加工。就常用的工程材料而言，都不存在较大的加工难度，双相钢也不例外。
热处理。热处理对双相钢性能还有一些特殊影响。①不同的热处理参数，可得到不同的相比例，直接影响钢材性能；②通过热处理，可以改变加工过程中的元素分配比例，改善甚至消除加工过程中次生相带来的不利影响，从而影响到钢材的最终机械性能和耐腐蚀性能等；③热处理过程也会使钢材产生新的次生相，也会导致元素在各相中的重新分配。因此，不恰当的热处理会使钢材的性能恶化。
2.4焊接性能最早限制双相钢应用的主要原因就是焊接问题，而工程上又往往不可避免焊接过程。
双相钢焊接的难点就在于其焊接接头是否仍能获得与母材相同或相近的两相组织，这也是保证焊接接头是否具有与母材同样性能（包括力学性能和耐腐蚀性能等）的关键所在。这里所说的焊接接头包括焊缝熔合区、高温热影响区（HT-HAZ）和低温热影响区（LTHAZ）。
焊缝熔合区。该区域的两相组织相对容易控制，即通过选择合适的焊接材料就能做到。
高温热影响区。它是指具有约12501 ~溶点这一温度特征的区域。这一区域很窄，却是其相组织最难控制的一个区域。因为母材的成分不能因其而有过多的奥氏体形成元素，而该区域的温度特征又使其高温铁素体在冷却过程中部分得不到向奥氏体转化。应采用较大的焊接线量，使焊缝冷却速度降低，使高温铁素体有一定的时间向奥氏体转化，从而使相组织均衡。
低温热影响区。由于该区域的温度较低，不足以引起基本相的变化，但可能会发生二次相的产生。因此，采用合适的焊接线量并控制层间温度是防止低温热影响区性能变坏的主要手段。
值得一提的是，双相钢一般不进行焊后热处理。
3双相钢的典型应用在众多的双相钢牌号中，目前工程上应用最多UNSS31803是ASTM标准的牌号，SAF2205是瑞典SANDVK工厂专利牌号，化学式是00Cr22Ni5Mo3N.属于第二代双相钢。具有如下特点：显微组织。固溶处理后铁素体含量约为40~50%，经过350-975加热后会有二次脆性相生成。
力学性能。具有良好的综合机械性能，脆性转变温度约在-50.耐腐蚀性能。其PREN值为35，在中性氯化物环境中耐孔蚀性能优于316L；抗SCC能力良好，在满足NACE标准要求的情况下，可用到200T以上；由于具有超低碳，因此其几乎不发生晶间腐蚀敏化。
加工性能。冷、热加工均可。热处理制度为加热到1020-1100快冷。
焊接性能。焊接性能良好，热裂倾向及脆化倾向小，一般不需要焊前预热和焊后热处理。
环境；Cl- +H2S+H20+油品/油气环境等。
UNSS32750是ASTM标准的牌号，SAF2507是瑞典SANDVK工厂专利牌号，化学式是00Cr25Ni7Mo4N.属于第三代双相钢。有如下特点：显微组织。固溶处理后铁素体含量约为50%，奥氏体呈岛状分布在铁素体基体上。加热到300，会产生脆性相。
力学性能。具有良好的综合机械性能。
氯化物环境中耐孔蚀性能和耐缝隙腐蚀性能优于904L等；抗SCC能力更好，优于904L及SFA2205，在满足NACE标准要求的情况下，可用到200以上，由于具有超低碳，因此其几乎不发生晶间腐蚀敏化。
加工性能。冷、热加工均可。热处理制度为加热到1050~1120快冷。
焊接性能。焊接性能良好，热裂倾向及脆化倾向小，一般不需要焊前预热和焊后热处理。
中华不锈钢网编辑部获悉:典型适用环境。含胺的碱溶液环境；炼油厂海水热交换器；海底输送管道等。
