Duplex-Edelstahl ist eine Art Edelstahl, dessen Mikrostruktur aus zwei Phasen besteht, Ferrit und Austenit, die normalerweise jeweils etwa 50 % ausmachen. Diese Duplex-Struktur verleiht Duplex-Edelstahl einzigartige Eigenschaften, wobei die Eigenschaften sowohl von ferritischem als auch von austenitischem Edelstahl erhalten bleiben.
Die Zusammensetzung von Duplex-Edelstahl enthält normalerweise einen höheren Chrom-, Molybdän- und Stickstoffgehalt, um seine Korrosionsbeständigkeit zu verbessern und gleichzeitig gute mechanische Eigenschaften beizubehalten. Dieses Material wird häufig zur Herstellung von Geräten und Komponenten verwendet, die eine hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erfordern.
Die Eigenschaften von Duplex-Edelstahl zeigen sich hauptsächlich in folgenden Aspekten:
Hohe Festigkeit: Duplex-Edelstahl hat eine höhere Streckgrenze und Zugfestigkeit als gewöhnlicher austenitischer Edelstahl. Seine Streckgrenze ist normalerweise doppelt so hoch wie die von austenitischem Edelstahl, was bedeutet, dass bei Duplex-Edelstahl unter denselben Spannungsbedingungen dünnere Materialien verwendet werden können, wodurch Kosten gespart werden.
Hervorragende Korrosionsbeständigkeit: Duplex-Edelstahl weist in vielen korrosiven Umgebungen, insbesondere in Umgebungen mit Chloridionen und Schwefelsäure, eine hervorragende Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion auf. Dies liegt an seiner einzigartigen Duplexstruktur, die die Ausbreitung von Rissen wirksam hemmen kann.
Gute Zähigkeit: Trotz seiner hohen Festigkeit behält Duplex-Edelstahl eine gute Zähigkeit und Duktilität. Dies liegt daran, dass seine Austenitphase für eine überlegene Zähigkeit sorgt, während die Ferritphase für eine hohe Festigkeit sorgt.
Gute Schweißeigenschaften: Duplex-Edelstahl weist gute Schweißeigenschaften auf und eignet sich für eine Vielzahl von Schweißverfahren, darunter Lichtbogenhandschweißen, Schutzgasschweißen und Laserschweißen. Beim Schweißen muss auf die Kontrolle der Wärmezufuhr geachtet werden, um ein Ungleichgewicht im Verhältnis der Austenit- und Ferritphasen in der Wärmeeinflusszone des Schweißens zu vermeiden.
Es gibt viele Sorten von Duplex-Edelstahl. Zu den üblichen Sorten von Duplex-Edelstahl gehören: 2205, 2507, 3RE60 usw. Die folgende Tabelle enthält ihre chemische Zusammensetzung und ihre mechanischen Eigenschaften.
Chemische Zusammensetzung:
|
Klasse |
C ≤ |
Mn ≤ |
Si ≤ |
S ≤ |
P ≤ |
Cr ≤ |
Ni |
Mo |
Cu ≤ |
N |
|
S32750 (SAF2507) 00Cr25Ni7Mo4N |
0.03 |
1.20 |
0.8 |
0.020 |
0.035 |
24.0/26.0 |
6.0/8.0 |
3.0/5.0 |
0.50 |
0.24/0.32 |
|
S31803 (SAF2205) 00Cr22Ni5Mo3N |
0.03 |
2.00 |
1.0 |
0.020 |
0.030 |
21.0/23.0 |
4.50/6.50 |
2.50/3.50 |
|
0.08/0.20 |
|
S31500 (3RE60) 00Cr18Ni5Mo3Si2 |
0.03 |
1.2/2.00 |
1.4/2.00 |
0.030 |
0.030 |
18.0/19.0 |
4.25/5.25 |
2.50/3.00 |
|
0.05/0.10 |
Mechanische Eigenschaften:
|
Klasse |
σb (Mpa) ≥ |
σs (Mpa) ≥ |
δ (%) ≥ |
Härte |
|
|
Brinell (HB) |
Rockwell (HRC) |
||||
|
S32750 (SAF2507) 00Cr25Ni7Mo4N |
800 |
550 |
15 |
310 |
32 |
|
S31803 (SAF2205) 00Cr22Ni5Mo3N |
620 |
450 |
25 |
290 |
30.5 |
|
S31500 (3RE60) 00Cr18Ni5Mo3Si2 |
630 |
440 |
30 |
290 |
30.5 |
Duplex-Edelstahl wird in vielen Bereichen eingesetzt:
Öl- und Gasindustrie: Wird zur Herstellung von Ölpipelines, Lagertanks, Unterwasserpipelines usw. verwendet.
Chemische Industrie: Wird zur Herstellung von chemischen Geräten, Lagertanks, Reaktoren usw. verwendet.
Schiffbauindustrie: Wird zur Herstellung von Schiffsstrukturen, Lagertanks usw. verwendet.
Bauindustrie: Wird zur Herstellung von Gebäudestrukturen, Brücken usw. verwendet.
Lebensmittel- und Getränkeindustrie: Wird zur Herstellung von Geräten zur Lebensmittelverarbeitung, Lagertanks usw. verwendet.
Bearbeitung:
Duplex-Edelstahl weist eine gute Verarbeitungsleistung auf, jedoch sind folgende Punkte zu beachten:
Schneiden: Aufgrund der hohen Festigkeit und Härte von Duplex-Edelstahl ist es beim Schneiden erforderlich, geeignete Werkzeugmaterialien und Schneidparameter auszuwählen.
Umformung: Duplex-Edelstahl weist eine gute Umformungsleistung auf, bei der Kaltumformung müssen jedoch seine hohe Festigkeit und Härte berücksichtigt werden und es können höhere Umformungskräfte und geeignete Schmierbedingungen erforderlich sein.
Wärmebehandlung:
Der Wärmebehandlungsprozess von Duplex-Edelstahl hat einen wichtigen Einfluss auf seine Leistung. Zu den üblichen Wärmebehandlungsmethoden gehören Lösungsglühen und Alterungsbehandlung.
Lösungsglühen: Durch Erhitzen auf 1100–1200 °C und anschließendes schnelles Abkühlen (das Abkühlen erfolgt normalerweise mit Wasser oder Luft, um das Auswaschen schädlicher Phasen zu verhindern) werden die Legierungselemente im Stahl vollständig in der Austenit- und Ferritmatrix aufgelöst, wodurch innere Spannungen eliminiert und die Korrosionsbeständigkeit und Zähigkeit des Stahls verbessert werden.
Alterungsbehandlung: Erhitzen und Warmhalten bei einer Temperatur, die niedriger ist als die Lösungsglühtemperatur, fördert die Phasenumwandlung und Ausscheidungshärtung und verbessert die Festigkeit und Härte des Stahls. Die Temperatur liegt im Allgemeinen zwischen 600 und 900 °C.
Duplex-Edelstahl hat gegenüber austenitischem und ferritischem Edelstahl klare Vorteile.
Austenitischer Edelstahl hat eine gute Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit, aber eine geringere Festigkeit;
Ferritischer Edelstahl weist eine höhere Festigkeit auf, seine Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit sind jedoch nicht so gut wie bei austenitischem Edelstahl.
Duplex-Edelstahl bietet durch seine Duplex-Struktur die Vorteile beider Stahlarten.
Wenn man die verschiedenen Aspekte von Duplex-Edelstahl versteht, wird deutlich, dass er in der modernen Industrie eine immer wichtigere Rolle spielt. Duplex-Edelstahl hat nicht nur eine hohe Festigkeit, ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und gute Zähigkeit, sondern kann sich auch an verschiedene raue Einsatzumgebungen anpassen.
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