Der sogenannte Duplex-Edelstahl besteht darin, dass die Ferritphase und die Austenitphase in seiner Mischkristallstruktur etwa die Hälfte voneinander ausmachen, und der Gehalt einer kleinen Menge an Phase im Allgemeinen 30 Prozent erreichen muss. Bei niedrigem C-Gehalt beträgt der Cr-Gehalt 18 bis 28 Prozent und der Ni-Gehalt 3 bis 10 Prozent. Einige Stähle enthalten auch Legierungselemente wie Mo, Cu, Nb, Ti und N. Diese Art von Stahl hat die Eigenschaften von sowohl austenitischen als auch ferritischen Edelstählen. Im Vergleich zu Ferrit hat es eine höhere Plastizität und Zähigkeit, keine Sprödigkeit bei Raumtemperatur, eine deutlich verbesserte interkristalline Korrosionsbeständigkeit und Schweißleistung, während die 475-Grad-Sprödigkeit von ferritischen Edelstählen, eine hohe Wärmeleitfähigkeit und Superplastizität beibehalten werden. Im Vergleich zu austenitischem Edelstahl hat es eine höhere Festigkeit und eine bessere Beständigkeit gegen interkristalline Nicht-Stapelnahrungsmittel und Chlorid-Spannungskorrosion. Duplex-Edelstahl ist ein nickelsparender Edelstahl mit ausgezeichneter Beständigkeit gegen Lochfraßkorrosion.
Eigenschaften und Merkmale von Duplex-Edelstahl
Aufgrund der Eigenschaften der zweiphasigen Struktur hat Duplex-Edelstahl durch korrekte Kontrolle der chemischen Zusammensetzung und des Wärmebehandlungsprozesses die Vorteile sowohl von ferritischem als auch von austenitischem Edelstahl. Es kombiniert die hervorragende Zähigkeit und Schweißbarkeit von austenitischem Edelstahl mit der höheren Festigkeit und Chlorid-Spannungskorrosionsbeständigkeit von ferritischem Edelstahl. Es sind diese überlegenen Eigenschaften, die dazu führen, dass sich Duplex-Edelstahl schnell als schweißbarer Konstruktionswerkstoff entwickelt. Seit den 1980er Jahren ist er zu einer Art Stahl geworden, der neben martensitischen, austenitischen und ferritischen Edelstählen steht. Duplex-Edelstahl hat folgende Leistungsmerkmale:
(1) Der rostfreie Duplexstahl, der Molybdän enthält, hat eine gute Chlorid-Spannungskorrosionsbeständigkeit bei niedriger Spannung. Im Allgemeinen ist austenitischer Edelstahl vom Typ 18-8 anfällig für Spannungsrisskorrosion in neutraler Chloridlösung über 60 °C. Wärmetauscher, Verdampfer und andere Geräte aus dieser Art von Edelstahl sind anfällig für Spannungsrisskorrosion in Spuren von Chlorid und Schwefelwasserstoff-Industriemedien, während Duplex-Edelstahl eine gute Beständigkeit aufweist.
(2) Duplex-Edelstahl, der Molybdän enthält, hat eine gute Beständigkeit gegen Lochfraßkorrosion. Bei gleichem Wert der Lochfraßbeständigkeit (PRE=Cr-Prozent plus 3,3 Mo-Prozent plus 16 N-Prozent) ist das kritische Lochfraßpotential von Duplex-Edelstahl ähnlich dem von austenitischem Edelstahl. Die Lochfraßkorrosionsbeständigkeit von Duplex-Edelstahl und austenitischem Edelstahl entspricht der von AISI 316L. Die Beständigkeit gegen Lochfraßkorrosion und Spaltkorrosion von Duplex-Edelstahl mit hohem Chromgehalt, der 25 % Cr, insbesondere Stickstoff, enthält, übertrifft AISI 316L.
(3) Es hat eine gute Korrosionsermüdungsbeständigkeit und Verschleißkorrosionsbeständigkeit. Unter der Bedingung einiger korrosiver Medien ist es für die Herstellung von Kraftgeräten wie Pumpen und Ventilen geeignet.
(4) Die umfassenden mechanischen Eigenschaften sind gut. Es hat eine hohe Festigkeit und Ermüdungsfestigkeit und die Streckgrenze ist doppelt so hoch wie die von 18-8 austenitischem Edelstahl. Die Dehnung im Zustand der festen Lösung erreicht 25 Prozent und der Zähigkeitswert AK (V-Kerbe) liegt über 100 J.
(5) Es hat eine gute Schweißbarkeit und eine geringe Neigung zu Heißrissen. Im Allgemeinen ist vor dem Schweißen kein Vorwärmen und nach dem Schweißen keine Wärmebehandlung erforderlich. Es kann mit 18-8 austenitischem Edelstahl oder Kohlenstoffstahl geschweißt werden.
(6) Der Bereich der Warmumformtemperatur von Duplex-Edelstahl mit niedrigem Chromgehalt (18 Prozent Cr) ist breiter als der von 18-8 austenitischem Edelstahl, und der Widerstand ist gering. Es kann ohne Schmieden direkt gewalzt werden, um Stahlplatten herzustellen. Die Warmumformung von Duplex-Edelstahl mit hohem Chromgehalt (25 Prozent Cr) ist etwas schwieriger als die von austenitischem Edelstahl. Es können Platten, Rohre, Drähte und andere Produkte hergestellt werden.
(7) Während der Kaltumformung ist der Kaltverfestigungseffekt größer als der von 18-8 austenitischem rostfreiem Stahl. In der Anfangsphase der Verformung von Rohren und Platten sollte vor der Verformung eine große Spannung aufgebracht werden.
(8) Verglichen mit austenitischem Edelstahl hat es eine große Wärmeleitfähigkeit und einen kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten und ist für die Auskleidung von Geräten und die Herstellung von Verbundplatten geeignet. Es eignet sich auch zur Herstellung des Rohrkerns von Wärmetauschern, und die Wärmeaustauscheffizienz ist höher als die von austenitischem Edelstahl.
(9) Ferritischer Edelstahl mit hohem Chromgehalt weist immer noch verschiedene Versprödungstendenzen auf, die nicht bei Arbeitsbedingungen über 300 °C verwendet werden sollten. Je niedriger der Chromgehalt in Duplex-Edelstahl ist, desto geringer ist der Schaden der gleich spröden Phase.
Duplex-Edelstahl (kurz DSS) bezieht sich auf den rostfreien Stahl, bei dem Ferrit und Austenit jeweils etwa 50 Prozent ausmachen. Im Allgemeinen sollte der Gehalt an weniger Phasen mindestens 30 Prozent betragen.
Duplex-Edelstahl hat sich seit seiner Geburt in den Vereinigten Staaten in den 1940er Jahren zur dritten Generation entwickelt. Sein Hauptmerkmal ist, dass die Streckgrenze 400-550 MPa erreichen kann, doppelt so hoch wie bei gewöhnlichem Edelstahl, sodass Material eingespart und die Herstellungskosten der Ausrüstung gesenkt werden können. In Bezug auf die Korrosionsbeständigkeit, insbesondere wenn das Medium relativ rau ist (z. B. Meerwasser, hoher Chloridionengehalt), ist die Beständigkeit gegen Lochfraß, Spaltkorrosion, Spannungskorrosion und Korrosionsermüdung von Duplex-Edelstahl offensichtlich besser als gewöhnlicher austenitischer Edelstahl und kann mit hochlegiertem austenitischem Edelstahl vergleichbar sein.
Duplex-Edelstahl hat eine gute Schweißleistung. Im Vergleich zu ferritischem Edelstahl und austenitischem Edelstahl ist er weder wie die Schweißwärmeeinflusszone von ferritischem Edelstahl, die die Plastizität durch starke Kornvergröberung stark reduziert, noch so empfindlich gegenüber Schweißheißrissen wie austenitischer Edelstahl.
Aufgrund seiner besonderen Vorteile wird Duplex-Edelstahl häufig in petrochemischen Anlagen, Meerwasser- und Abwasserbehandlungsanlagen, Öl- und Gaspipelines, Papiermaschinen und anderen Industriebereichen eingesetzt. In den letzten Jahren wurde es auch im Bereich der Brückentragwerke mit guten Entwicklungsaussichten untersucht und eingesetzt.
