7  力学性能

双相不锈钢力学性能优异，其标准牌号见表5。它们在固溶退火状态下的室温屈服强度是未添加氮的标准奥氏体不锈钢的两倍多，这样设计师在某些应用中就可减小壁厚。图11比较了从室温到300℃（570℉）温度区间几种双相不锈钢与316L奥氏体不锈钢的屈服强度。由于铁素体相有475℃（885℉）脆性的危险，所以双相不锈钢不应长时间用于温度高于压力容器设计规范规定的条件（见表2）。

锻轧双相不锈钢的力学性能是高度各向异性的，即性能随方向而变化。这种各向异性是由拉长了的晶粒和热轧或冷轧产生的晶体织构造成的（见图2）。尽管双相不锈钢的凝固组织通常是各向同性的，但它经过轧制或锻造及后续的退火，组织中存在两相。最终产品两相的形貌揭示出加工的方向性，双相不锈钢垂直于轧制方向的强度比沿轧制方向的强度高。冲击试样的缺口垂直于轧制方向时的冲击韧性高于沿轧制方向的冲击韧性时。试样“纵向”（L－T）夏比冲击试样测得的韧性高于其他方向的试验结果。一个双相不锈钢板横向试样的冲击功一般相当于一个纵向试样的1/2至2/3。

图11：双相不锈钢与316L奥氏体不锈钢在室温到300℃（570℉）温度范围典型屈服强度的对比

表5. ASTM 和EN 双相不锈钢板最低力学性能限值

尽管双相不锈钢强度高，但它们表现出良好的塑性和韧性。与碳钢或铁素体不锈钢相比，双相不锈钢塑性－脆性的转变是平缓的。双相不锈钢即使在很低的环境温度如-40℃/F下仍保持良好的韧性；但是双相不锈钢的韧性和塑性通常比奥氏体不锈钢差。奥氏体不锈钢一般没有塑性－脆性转变，在低至深冷温度的条件下仍保持优异的韧性。表6给出了标准奥氏体不锈钢和双相不锈钢在拉伸试验中最小延伸率的比较。

尽管双相不锈钢的高屈服强度允许厚度减薄，但由于弯曲和杨氏模量的限制，在制造过程中也成为难题。由于它们强度高，塑性变形需要更大的外力。因为双相不锈钢需要较大的弯曲力，所以其在弯曲操作中的回弹比奥氏体不锈钢要大，两种双相不锈钢与316L奥氏体不锈钢回弹的比较见图12。双相不锈钢的塑性比奥氏体不锈钢差，为避免断裂需要增加弯曲半径。

表6. 根据ASTM A 240和EN 10088-2的要求，双相不锈钢与奥氏体不锈钢塑性的比较

P = 热轧板  H = 热轧卷  C = 冷轧卷和薄板  * 横向

由于双相不锈钢较高的硬度和加工硬化率，与标准奥氏体不锈钢相比，它降低了机加工操作中工具的寿命或需要更多的机加工次数。在成型或弯曲操作之间可能需要退火，因为双相不锈钢的塑性差不多是奥氏体不锈钢的一半。冷加工对2205双相不锈钢力学性能的影响见图13。

图12：2毫米（0.08英寸）厚的双相不锈钢板与316L奥氏体不锈钢板回弹的比较

图13：冷加工对2205双相不锈钢力学性能的影响 （来源：宝钢）

普拉德霍湾垂直支撑架上24英寸2205双相不锈钢保温管道的安装。© Arco Explorationand Production Tecnnology

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