经济型双相不锈钢S32101的组织-性能与应用
S32101双相不锈钢晶间腐蚀试验裂纹判定
S32101双相不锈钢晶间腐蚀试验裂纹判定李海涛;程功【摘要】Crack was identified in the bend surface after intergranular corrosion test was done on ASTM A240 UNS S32101 duplex stainless steel in accordance with test method A (16% sulfuric acid/copper sulfate test) of and crack was also identified when cold bending was done on the blank comparision specimens. It was hard to determine whether the crack was caused by intergrannlar corrosion. The eraek appearance was observed through metallographie test method, and it was concluded that the crack at the bend surface was not caused by intergranular corrosion.%美标材料ASTMA240UNS$32101双相不锈钢板按照标准ISO3651—2：1998中的方法A （16％硫酸一硫酸铜法，16％为质量分数）进行晶间腐蚀试验后，弯曲受检面处出现裂纹，对空白对比试样实施冷弯后也发现裂纹，难以判定是否为晶间腐蚀所造成的裂纹缺陷。
利用金相方法对裂纹形貌进行观察，并结合力学性能测试和化学成分分析，得出弯曲受检面产生的裂纹不是晶间腐蚀所造成的裂纹。
【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2012(048)011【总页数】4页(P721-723,726)【关键词】双相不锈钢;S32101;晶间腐蚀;穿晶裂纹;伸长率【作者】李海涛;程功【作者单位】山东核电设备制造有限公司,海阳265118;山东核电设备制造有限公司,海阳265118【正文语种】中文【中图分类】TG142.71第三代AP1000型非能动先进压水堆核电站模块制造过程中，大量应用到了ASTM A240UNS S32101型双相不锈钢。
经济型双相不锈钢S32101的组织-性能与应用
经济型双相不锈钢S32101的组织\性能与应用摘要：为降低双相不锈钢的成本，并改善其热加工性能和焊接性，增加相对于其他类型不锈钢材料的竞争优势，自2000年以来，开发低镍量且不含钼或仅含少量钼的经济型双相不锈钢成为双相不锈钢材料研发的重要发展趋势。
2006年奥托昆普公司（Outokupmu）率先开发出经济型双相不锈钢S32101，并获得显著成功，该材料制成的卷板、中厚板和棒材产品已在储罐、桥梁、沿海建筑、核电等领域得到广泛应用。
目前S32101等经济型双相不锈钢已被纳入美国ASTM 标准，标准牌号为S32101。
本文重点介绍了经济型双相不锈钢S32101的组织、性能及应用，尤其是力学性能、腐蚀性能和焊接性能，并将其与奥氏体不锈钢304L进行了相应的对比。
结果显示双相不锈钢S32101成本低于奥氏体不锈钢304L，力学性能和耐点蚀性能则优于奥氏体不锈钢304L，是一种经济的替代材料，有望获得更广泛应用。
关键词：经济型双相不锈钢；S32101；力学性能；腐蚀性能；焊接性能;Abstract: In order to reduce the cost of the duplex stainless steel, and improve its hot-working character and weldability to increase the relative competitive advantages,since 2000, it has become the important development trend of the study of duplex stainless steel material to develop the economical duplex stainless steel with low nickel, and no molybdenum or only a small amount of molybdenum. In 2006, the Outokupmu Company takes the lead in developing the economical duplex stainless steel S32101, and obtains a remarkable success. The plate rolling, medium plate and bar products made of the material have been widely applied in storage tanks, bridges, coastal buildings, and nuclear power. So far,the S32101 economical duplex stainless steel have been included in the United States ASTM standards for No.S32101. This paper introduces the organization, performance and application of economical duplex stainless steel S32101, especially the mechanical properties, corrosion resistance and welding performance, and compaperd with the austenitic stainless steel 304 L.The results show that the cost of duplex stainless steel S32101 is less than that of austenitic stainless steel 304L, while with better mechanical properties and corrosion resistance. Thus, the duplex stainless steel is a kind of economical alternative materials, and is expected to get a more widely used.Keywords: economical duplex stainless steel; S32101; mechanical properties; corrosion resistance; weldability;0 序言铁素体-奥氏体双相不锈钢(Duplex stainless steel简称DSS) 发明于20世纪30年代，但由于存在材料、焊接等问题，一直没有大规模应用。
S32101代替304的可行性
S32101代替304的可行性S32101属节镍型双相不锈钢，其典型成分为21Cr-1.5Ni-5Mn-0.22N，其成分设计特点为以廉价的锰、氮代替镍，大幅降低了贵重金属镍的含量，节约成本，而且由于该钢种高铬和高氮含量的设计，使得该钢种具有高强度、良好的耐蚀性能、中强磁性等特点在石化、造船、建筑等诸多领域是304（304L）、316L的代替产品，应用前景极为广阔。
一、化学成分S32101成分最显著的特点是昂贵的、价格随时间剧烈波动的镍含量很低，只有1.5%，而304为9%，201为4.5%，见表1。
S32101用锰和氮取代镍进行合金化。
表1 化学成分/%钢种 C Mn Cr Ni Mo NS32101 0.03 5 21 1.5 0.3 0.22201 0.1 6.5 17 4.2 ——304 0.04 1 18 9 —－430 0.08 0.6 17 ———二、力学性能表2 常规力学性能钢种Rp0.2(MPa) Rm(MPa) A (%) 硬度(HB)S32101 450 650 30 230201 377 805 56 185304 314 618 59 170430 343 500 30 160与304奥氏体不锈钢相比，S32101的强度，特别是屈服强度显著提高，为普通304不锈钢的1.5倍，但其延伸性能较差。
三、加工性能表3 冷成型性钢种埃里克森杯突值/mm 锥形杯突值/mmS32101 9.5 40201 13 37.8304 13.2 38430 9 40S32101的冷成型性能比304不锈钢稍差，与430不锈钢相当。
四、耐腐蚀性能按GB/T 17897-1999标准，35℃在6%FeCl3+0.05%HCl中，试验时间24小时后，试样腐蚀照片。
S32101的耐点腐蚀能力与316相当，显著高于201不锈钢。
江浙一带的201耐点腐蚀能力非常差，比无Ni的430还要差。
S32101，7.42g/m2·h 316L,8.43g/m2·h 江浙201：28.29 g/m2⋅h430：9.90 g/m2⋅h五、焊接性能其组织中含有50%的奥氏体，大大改善了其焊接性能，其焊接性能与304相当。
S32101
体 双 相 组 织 比例 及 力 学性 能 、 耐 腐 蚀性 良好 ， 均达 到 《 材 料 与 焊接 规 范》 （ ２ ０ ０ ９ ）的 规 定 ，并 成 功 应 用 于 产品 建 造 。
不会 引 起 基 体 相 的变 化 ．但可 能 会 产 生 二 次 相 因
此 ．控 制 热 输 入及 焊 道 层 问 温度 是 防止 低 温 热 影 响 区性 能变坏 的重 要手 段
双相 不锈钢 中的氮 （ Ｎ）是奥 氏体 组织 稳定 元 素 之 一 ．Ｎ不 仅 能 够改 善其 焊 接 性 而 且 对 提 高 双 相 不
（ １ ． 浙 江 国 际海 运 职业 技 术 学 院 ，浙 江 舟 山 ３ １ ６ ０ ２ １ ；２ ． 中 国船 级 社 舟 山办 事 处 ，浙 江 舟 山 ３ １ ６ ０ ０ ０ ）
摘 要 ：双 相 不锈 钢 具有 良好 的 韧 性 、 强 度 及优 良 的耐 氯 化 物 应 力腐 蚀 性 能 ，在 海 洋 工程 、 石 油化 工 等领 域 应 用 广 泛 。 根 据 对 双 相 不 锈
的奥 氏体 形 成元 素 ．并 且 该 区域 的温 度 又使 其 高 温
铁 素体 在 冷 却 过程 中无 足 够 时 问 向奥 氏体 转 化 为 降低 焊 缝 冷 却 速度 ．应 采 用较 大 的热 输 入 ．使 高 温 铁 素 体 有 较 多 的 时 间 向奥 氏体 转 化 ．以 实现 组 织 均
１ 双 相 不 锈 钢 的 焊 接 性 分 析
S32101_经济型双相不锈钢焊接工艺研究
刘玉祥 S32101经济型双相不锈钢焊接工艺研究152023，33（3）S32101经济型双相不锈钢焊接工艺研究刘玉祥* 森松（江苏）重工有限公司上海分公司 上海 201323摘要 介绍S32101经济型双相不锈钢的力学性能、化学成分、耐腐蚀性、焊接性等相关特性。
对S32101双相钢采用GTAW 和SAW 焊接方法进行焊接试验，填充金属采用2209型焊材，焊后进行无损检测，按照ASME IX 标准进行拉伸、弯曲、冲击试验；并针对双相钢材料的特性，进行铁素体、硬度、宏观、显微组织、腐蚀等试验。
试验结果证明焊接接头的质量良好，并具有优良的力学性能，满足标准及工程规范的要求。
关键词 S32101 双相不锈钢 GTAW 焊接 SAW 焊接 2209型焊材 试验*刘玉祥：焊接工程师，国际焊接工程师。
2010年毕业于沈阳大学—材料成型及控制工程（焊接）专业。
主要从事压力容器焊接及热处理工艺工作。
联系电话：150****4090， E-mail ：*******************。
双相不锈钢已有近80年的历史，早期第一代双相不锈钢虽然具有良好的性能，但在焊接状态下局限性较大，其焊接接头的热影响区铁素体过多而导致韧性低，同时耐腐蚀性明显低于母材。
随着炼钢的精炼技术的发展和氩氧脱碳工艺的发明，氮作为合金元素的刻意添加，使其焊接接头的热影响区韧性、耐腐蚀性得到了明显的改善，发展出了第二代双相不锈钢[1]。
第二代双相不锈钢根据化学成分的高低，又细分为经济型双相不锈钢（如S32101，S32304等）、标准双相不锈钢(如S31803、S32205等)、超级双相不锈钢（如S32750、S32760等）。
S32101双相不锈钢与S32304双相不锈钢相比，其化学成分中的镍元素含量更低，而镍元素价格昂贵，其含量的降低，让S32101双相不锈钢的经济性显得更为突出。
近年来，S32101双相不锈钢在化工行业的浓缩器、蒸发器，核电行业的结构模块，火电厂烟气脱硫设备、造纸工业设备、水处理设备上得到了大量的应用[2-4]。
S32101不锈钢复验标准
Mn 2.00
P 0.030
S 0.015
Cu 1.00
Cr 17-20
Ni 9-12
Mo /
3、机械性能 固溶处理 1050℃至 1150℃ 抗拉强度 屈服强度 175 断面收缩率 纵向/横向 45/40 冲击吸收功 J
S32101 不锈钢复验项目
1.目视检测要求：厚度检测：12.7mm 允许偏差 0~+1.40 38.1mm 允许偏差 0+1.78 2.化学分析
元素 要 求% C碳
≤ 0.04 ≤ 1.00
测试方法：ASTM E1086-08
Si 硅 Mn 锰
4.0-6.0
P磷
≤ 0.040
S硫
≤ 0.030
Cr 铬 21.0-22.0
6、晶间腐蚀测试 试样 1号 2号
7、铁素体含量约 50%为合格。
304L 覆面板不锈钢复验标准
1、目视检测： 平面度：+1mm 厚度：+0.5mm 直线度﹤0.4%长度 2、化学成分要求 C 元素 （ 接 触 池 硼 水% ≤ 0.030
Si 1.00
Ni 镍 1.35-1.70
Mo 钼 0.10-0.80
N氮 0.20-0.25
Cu 铜 0.10-0.80
3.拉伸测试 测试项目 要求
测试方法：ASTM A370-12 抗 拉 强 度 （N/mm2） ≥650 屈 服 强 度 （N/mm2） ≥450 断后伸长率 标距 L0=50mm ≥30
4、硬度测试 测试方法：ASTM A370-12 测试位置：表面 要求≤290 5、冲击测试 夏比冲击 测试方法：ASTM A370-12 试片尺寸：10mm×10mm×55mm 要求：单个值≥27（J） 测试方法：ISO 3651-2：1998 方法 A 测试周期（h） 弯心直径（mm） 弯曲角度（°） 结果
介绍321不锈钢板化学成分,性能,行业应用
介绍321不锈钢板化学成分，性能，行业应用文章来源：钢铁E站通/dict/detail.php?id=90321不锈钢板化学成分碳：0.08硅：1.00锰：2.00磷：0.045硫：0.030镍：9.00-12.00铬：17.00-19.00钛：5C-0.70奥氏体不锈钢相当于国产1Cr18Ni9Ti美国牌号为：321、S32100、TP321日本牌号：SUS321英国牌号：304S12、321920321不锈钢板性能321不锈钢板其中的Ti作为稳定化元素存在,但它同时是热强钢种,在高温方面比316L 不锈钢板要好的多.321不锈钢板在不同浓度、不同温度的有机酸和无机酸中,尤其是在氧化性介质中具有良好的耐磨蚀性能,用于制造耐磨酸容器和耐磨设备的衬里、输送管道.321不锈钢板是Ni-Cr-Mo型奥氏体不锈钢板，其性能与304不锈钢板非常相似，但是由于加入了金属钛，使其具有了更好的耐晶界腐蚀性及高温强度。
由于添加金属钛，使其有效的控制了碳化铬的形成。
321不锈钢板具有的优异的高温应力破断(Stress Rupture)性能及高温抗潜变性能(Creep Resistance)应力机械性能都优于304不锈钢板。
行业应用应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油产业的野外露天机器，建材耐热零件及热处理有困难的零件1 . 石油废气燃烧管道2 . 发动机排气管3 . 锅炉外壳，热交换器，加热炉部件4 . 柴油机用消音部件5 . 锅炉压力容器6 . 化学品运输车7 . 伸缩接头8 . 燃炉管道及烘干机用螺旋焊管321不锈钢板的理计公式：厚度（mm)X宽（m）X长(m)X密度。
双相不锈钢的发展及应用综述
双相不锈钢的发展及应用综述
双相不锈钢是一种具有优异性能的不锈钢材料，其具有高强度、高耐腐蚀性、高韧性等特点，因此在工业生产中得到了广泛的应用。
本文将对双相不锈钢的发展及应用进行综述。
双相不锈钢最早出现在20世纪60年代，当时主要用于制造化工设备和海洋工程设备。
随着科技的不断进步，双相不锈钢的生产工艺不断改进，其性能也得到了进一步提升。
目前，双相不锈钢已经成为不锈钢材料中的一种重要品种，其市场需求量也在不断增加。
双相不锈钢的应用范围非常广泛，主要包括以下几个方面：
1. 化工设备制造：双相不锈钢具有优异的耐腐蚀性能，可以用于制造各种化工设备，如反应釜、蒸馏塔、换热器等。
2. 海洋工程设备制造：双相不锈钢具有良好的耐海水腐蚀性能，可以用于制造海洋工程设备，如海上钻井平台、海底管道等。
3. 食品加工设备制造：双相不锈钢具有良好的耐腐蚀性和卫生性能，可以用于制造各种食品加工设备，如食品罐、食品输送管道等。
4. 医疗器械制造：双相不锈钢具有良好的生物相容性和耐腐蚀性能，可以用于制造各种医疗器械，如手术器械、人工关节等。
5. 建筑装饰材料：双相不锈钢具有良好的装饰性能和耐腐蚀性能，可以用于制造各种建筑装饰材料，如不锈钢门窗、不锈钢墙面等。
双相不锈钢是一种非常优秀的不锈钢材料，其在工业生产中的应用前景非常广阔。
随着科技的不断进步，双相不锈钢的性能和应用范围还将不断扩大，为人们的生产和生活带来更多的便利和效益。
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经济型双相不锈钢S32101的组织\性能与应用
摘要：为降低双相不锈钢的成本，并改善其热加工性能和焊接性，增加相对于其他类型不锈钢材料的竞争优势，自2000年以来，开发低镍量且不含钼或仅含少量钼的经济型双相不锈钢成为双相不
锈钢材料研发的重要发展趋势。
2006年奥托昆普公司（outokupmu）率先开发出经济型双相不锈钢s32101，并获得显著成功，该材料制成的卷板、中厚板和棒材产品已在储罐、桥梁、沿海建筑、核电等领域得到广泛应用。
目前s32101等经济型双相不锈钢已被纳入美国astm标准，标准牌号为s32101。
本文重点介绍了经济型双相不锈钢s32101的组织、性能及应用，尤其是力学性能、腐蚀性能和焊接性能，并将其与奥氏体不锈钢304l进行了相应的对比。
结果显示双相不锈钢s32101成本低于奥氏体不锈钢304l，力学性能和耐点蚀性能则优于奥氏体不锈钢304l，是一种经济的替代材料，有望获得更广泛应用。
关键词：经济型双相不锈钢；s32101；力学性能；腐蚀性能；焊接性能;
abstract: in order to reduce the cost of the duplex stainless steel, and improve its hot-working character and weldability to increase the relative competitive advantages,since 2000, it has become the important development trend of the study of duplex stainless steel material to develop the economical
duplex stainless steel with low nickel, and no molybdenum or only a small amount of molybdenum. in 2006, the outokupmu company takes the lead in developing the economical duplex stainless steel s32101, and obtains a remarkable success. the plate rolling, medium plate and bar products made of the material have been widely applied in storage tanks, bridges, coastal buildings, and nuclear power. so far,the s32101 economical duplex stainless steel have been included in the united states astm standards for no.s32101. this paper introduces the organization, performance and application of economical duplex stainless steel s32101, especially the mechanical properties, corrosion resistance and welding performance, and compaperd with the austenitic stainless steel 304 l.the results show that the cost of duplex stainless steel s32101 is less than that of austenitic stainless steel 304l, while with better mechanical properties and corrosion resistance. thus, the duplex stainless steel is a kind of economical alternative materials, and is expected to get a more widely used.
keywords: economical duplex stainless steel; s32101; mechanical properties; corrosion resistance; weldability;
中图分类号：tf764+.1文献标识码：a 文章编号：
0 序言
铁素体-奥氏体双相不锈钢(duplex stainless steel简称dss) 发明于20世纪30年代，但由于存在材料、焊接等问题，一直没有大规模应用。
直到20世纪70年代，随着冶金技术进步和对氮元素对不锈钢重要作用的认识，开发了新型的第二代含氮双相不锈钢，材料的焊接性得到改善，才使双相不锈钢在国外大量应用，20世纪90年代开始国内也逐步大量使用[1]。
进入2000年以后，双相不锈钢的发展呈现两种趋势。
一方面进一步提高钢中合金元素含量以获得更高强度和更加优良的耐蚀性，如sandvik开发的2906和3207；另一方面转向开发低镍量且不含钼或仅含少量钼甚至无镍的经济
型双相不锈钢，以降低双相不锈钢的成本和售价，并显著改善双相不锈钢的热加工性和焊接性，从而增加双相不锈钢与其他类型不锈钢的竞争优势。
s32101（以下简称2101）属于经济型双相不锈钢中的典型钢种，低镍高氮，含少量的mo，具有高强度的同时还具有良好的耐蚀性，优异的综合性能使得它在许多领域呈现逐步替代304l 的趋势，如储罐、桥梁、沿海建筑、核电等领域[2, 3]。
目前在ap1000核电中已大量投入使用，代替了核电中其它类型的304l钢板。
由于2101为新型钢种，在核电领域中的应用正逐步推广。
为了深入了解其性能，本文针对该钢种进行了较为全面的分析研究，尤其是力学性能、腐蚀性能和焊接性能，并将其与替代对象304l奥氏
体不锈钢进行了相应对比。
1 成分与组织
表1给出了双相不锈钢2101的成分典型值。
2101中cr含量21.5 %左右，可以保证合金具有优良的耐腐蚀性能；同时ni含量只有1.5 %左右，与常规304l中ni含量大于8 %相比，贵重元素ni的含量显著降低，这将大幅度降低合金的原材料成本，尤其是避免镍价的剧烈波动对用户带来的影响。
合金中添加了高达0.2 %的n，n的添加可以直接替代镍的奥氏体形成和稳定作用，保证合金在ni含量较
低时保持适当的奥氏体比例。
n的添加还将提高合金的强度和耐蚀性，但同时也增加了合金冶炼和轧制生产的难度。
表1双相不锈钢2101和奥氏体不锈钢304l化学成分(质量分数,％)
图1为2101的金相组织。
其中岛状分布的明亮相为奥氏体相，而
灰色的基体组织为铁素体相。
白色的奥氏体相呈现方向性的拉长，这是由于热加工比如锻造和轧制造成的奥氏体呈现带状延长。
采用定量金相法测定其中奥氏体含量为48 %，余下为铁素体相，呈现出典型的双相不锈钢组织,双相不锈钢组织特点是组织中铁素体组织
与奥氏体组织的比例接近1:1。
这也说明表1中的成分设计在降低
材料成本的同时，组织上能够确保合金中奥氏体相的含量。