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2205的化学成分参考模板

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

≤

2205

0.030

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σb

≥（ksi）

抗拉强度σ0.2

≥（ksi）

伸长率δ

标距2in或50mm（或4D）,≥,%

2205的板

70oC/退火

105

2205的板

200oC/退火

2205的板

400oC/退火

2205的板

600oC/退火

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4mpy（0.1mm/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1MNaCl中蚀损临界温度。

在10%FeCl3·6H2O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,1201/4F

2205

3.1

3.9

316L

>200

904L

6.3

成份,wt%

P2O5

HCl

H2SO4

Fe2O3

SolA54.0

0.06

1.1

4.1

0.27

SolB27.5

0.34

1.3

1.72

0.4

成份,wt%

P2O5

Al2O

SiO2

CaO

MgO

SolA54.0

0.17

0.10

0.20

0.70

SolB27.5

0.01

0.3

0.02

应力腐蚀龟裂

等级

沸腾的42%MgCI2

WickTest

沸腾的25%NaCI

2205

254SMO®

Type316L

Type317L

Alloy904L

ForP

Alloy20

（p=通过F=未通过）

化学成分

平均值（重量%）

Others

0.020

22.1

5.6

3.1

0.18

S=0.001

PREN=[Cr%]=3.3[Mo%]=16[N%]≥34

机械特性

室温下机械特性

ASTMA240

平均值

屈服强度（0.2%）,ksi

65最小值

抗拉强度,ksi

90最小值

105

延展率,%

25最小值

硬度HB

293最大值

256

高温下抗拉性能

温度?

122

212

392

572

屈服强度（0.2%）,ksi

抗拉强度,ksi

物理特性

温度°F

212

392

572

密度

lb/in3

0.278

弹性模量

psix106

27.6

26.1

25.4

24.9

线膨胀（681?

4F-T）

10-6/°F

7.5

7.8

8.1

导热系数

Btu/hft.°F

8.7

9.2

9.8

10.4

热容量

Btu/lb/°F

0.112

0.119

0.127

0.134

电阻率

inx10-6

33.5

35.4

37.4

39.4

结构

2205的化学成分在经过1900°/1922°F（1040°/1080°C）固熔退火处理后,可获得理想的微观结构50α/50γ。

如果热处理的温度高于2000°F,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1300°F和1800°F

之间析出,在1600°F温度下,其析出速度最快。

因此,我们需对2205进行试验，确保无金属间相，,试验参考ASTMA923。

加工

热成形

我们建议成形应尽量在600°F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1750°F到2250°F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1700°F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1900°F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1900°F的温度下进行固熔退火,然后迅速冷却,进行水淬火。

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1900°F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1900°F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;andPAW.

抗腐蚀能力

均匀腐蚀

SAF2507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0.1mm/year

在盐酸中的等腐蚀曲线0.1mm/year,虚线代表沸点。

在1mNACI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

SAF2507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。

应力腐蚀龟裂

SAF2507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,SAF2507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ASTMG61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SAF2507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。

SAF2507具有很强的抗裂缝腐蚀的能力。

SAF2507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0.1mm/year在盐酸中的等腐蚀曲线0.1mm/year,虚线代表沸点。

在1mNACI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

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化学成分

平均值（重量%）

其他

0.020

4.0

.27

S=0.001

PREN=[Cr%]+3.3[Mo%]+16[N%]≥40

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机械性能

机械及物理性能

SAF2507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。

SAF2507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。

SAF2507不宜长期置于高于570°F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,ksi

116最小值

0.2%残余屈服强度,ksi

80最小值

1%残余屈服强度0.2%,ksi

91最小值

延伸率%

15最小值

硬度,落氏C

32最大值

冲击能,ft-lbs

74最小值

低温冲击特性

温度°F

-4

-40

Ft-lbs

162

155

140

温度°F

-76

-112

-148

-320

Ft.-lbs.

110

高温抗拉特性

温度°F

212

302

392

482

0.2%残余屈服强度,ksi

极限抗拉强度,ksi

116

101

物理特性

密度

lb/in3

0.28

弹性模量

psix106

热膨胀系数68-212?

F/?

x10-6/°F

7.2

导热系数

Btu/hft°F

8.7

热容量

Btu/lb/°F

0.12

电阻率

-inx10-6

31.5

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加工

热成形

SAF2507热成形应在1875°F-2250°F这一温度范围内进行,之后应立即在不低于1925°F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SAF2507.和奥氏体等级不锈钢相比,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

SAF2507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1925°F,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。

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焊接

SAF2507的焊接性很好,可以通过以下方法进行焊接:

SMAW,GTAW,PAW,FCW,orSAW.焊接SAF2507时,建议使用2507/P100金属,它会构成适当的双相结构。

不必对SAF2507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300°F,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5-38kJ/in.应采用SMAWorGTAW。

若供热为50kJ/in.,应采用SAW。

一般属性

合金316（UNSS31600）,316L（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。

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化学成分

化学成分ASTMA240,ASMESA-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

Alloy316

Alloy316L

Alloy317L

碳

0.08

0.030

锰

2.00

硅

0.75

铬

16.00

18.00

16.00

18.00

20.00

镍

10.00

14.00

10.00

14.00

11.00

15.00

钼

2.00

3.00

2.00

3.00

4.00

磷

0.045

硫

0.030

氮

0.10

铁

Balance

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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120°F（38°C）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）

Alloy316L

Alloy317L

Base

Metal

Welded

Base

Metal

Welded

20%

0.12

0.48

0.36

乙酸

（0.003）

（0.012）

（0.009）

45%

甲酸

23.4

（0.594）

20.9

（0.531）

18.3

（0.465）

24.2

（0.615）

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）

56.2

（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（ASTMB117）

粒间腐蚀

316，317L合金暴露在800°F至1500°F（427°C至816°C）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800to1500°F（427to826°C）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，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1500°F（427到826°C）的温度范围内，对这两种合金来说都是有害的。

在1100到1500°F（593到816°C）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

ASTMA262

评估测试

腐蚀率,Mils/Yr（mm/a）

Alloy316

Alloy316L

Alloy317L

PracticeB

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）

PracticeE

基焊金属

焊接后

NoFissures

onBend

SomeFissures

onWeld（unacceptable）

NoFissures

PracticeA

基焊金属

焊接后

StepStructure

Ditched（unacceptable）

StepStructure

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120°F（49°C）。

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

Alloy316

Alloy316L

Alloy317L

42%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

21-333小时

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

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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16

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