7  力學結構特點

雙相不銹鋼力學性能優異，其標準牌號見表5。它們在固溶退火狀態下的室溫屈服強度是未添加氮的標準奧氏體不銹鋼的兩倍多，這樣設計師在某些應用中就可減小壁厚。圖11比較了從室溫到300℃（570℉）溫度區間幾種雙相不銹鋼與316L奧氏體不銹鋼的屈服強度。由于鐵素體相有475℃（885℉）脆性的危險，所以雙相不銹鋼不應長時間用于溫度高于壓力容器設計規范規定的條件（見表2）。

鍛軋雙相不銹鋼的力學性能是高度各向異性的，即性能隨方向而變化。這種各向異性是由拉長了的晶粒和熱軋或冷軋產生的晶體織構造成的（見圖2）。盡管雙相不銹鋼的凝固組織通常是各向同性的，但它經過軋制或鍛造及后續的退火，組織中存在兩相。最終產品兩相的形貌揭示出加工的方向性，雙相不銹鋼垂直于軋制方向的強度比沿軋制方向的強度高。沖擊試樣的缺口垂直于軋制方向時的沖擊韌性高于沿軋制方向的沖擊韌性時。試樣“縱向”（L－T）夏比沖擊試樣測得的韌性高于其他方向的試驗結果。一個雙相不銹鋼板橫向試樣的沖擊功一般相當于一個縱向試樣的1/2至2/3。

圖11：雙相不銹鋼與316L奧氏體不銹鋼在室溫到300℃（570℉）溫度范圍典型屈服強度的對比

表5. ASTM 和EN 雙相不銹鋼板最低力學性能限值

盡管雙相不銹鋼強度高，但它們表現出良好的塑性和韌性。與碳鋼或鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼塑性－脆性的轉變是平緩的。雙相不銹鋼即使在很低的環境溫度如-40℃/F下仍保持良好的韌性；但是雙相不銹鋼的韌性和塑性通常比奧氏體不銹鋼差。奧氏體不銹鋼一般沒有塑性－脆性轉變，在低至深冷溫度的條件下仍保持優異的韌性。表6給出了標準奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼在拉伸試驗中最小延伸率的比較。

盡管雙相不銹鋼的高屈服強度允許厚度減薄，但由于彎曲和楊氏模量的限制，在制造過程中也成為難題。由于它們強度高，塑性變形需要更大的外力。因為雙相不銹鋼需要較大的彎曲力，所以其在彎曲操作中的回彈比奧氏體不銹鋼要大，兩種雙相不銹鋼與316L奧氏體不銹鋼回彈的比較見圖12。雙相不銹鋼的塑性比奧氏體不銹鋼差，為避免斷裂需要增加彎曲半徑。

表6. 根據ASTM A 240和EN 10088-2的要求，雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼塑性的比較

P = 帶鋼板  H = 帶鋼卷  C = 帶鋼卷和金屬薄板  * 豎向

由于雙相不銹鋼較高的硬度和加工硬化率，與標準奧氏體不銹鋼相比，它降低了機加工操作中工具的壽命或需要更多的機加工次數。在成型或彎曲操作之間可能需要退火，因為雙相不銹鋼的塑性差不多是奧氏體不銹鋼的一半。冷加工對2205雙相不銹鋼力學性能的影響見圖13。

圖12：2毫米（0.08英寸）厚的雙相不銹鋼板與316L奧氏體不銹鋼板回彈的比較

圖13：冷加工對2205雙相不銹鋼力學性能的影響 （來源：寶鋼）

普拉德霍灣垂線承載地上244英寸2205雙相不銹鋼材料保溫管道的布置。© Arco Explorationand Production Tecnnology

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