以不銹性、耐蝕性為主要特性,且鉻的質量分數至少為10.5%, 碳的質量分數最大不超過1.2%,基體兼有奧氏體和鐵素體兩相組織(其中較少相的含量一般大于15%),有磁性,可通過冷加工使其強化的不銹鋼，稱為奧氏體-鐵素體(雙相)型不銹鋼。由于奧氏體相的存在,降低了高鉻鐵素體的脆性,防止了晶粒長大的傾向,提高了鋼的韌性；由于鐵素體的存在，雙相不銹鋼對晶間腐蝕敏感小,具有優良的耐晶間腐蝕性能,而且其耐應力腐蝕開裂性能,隨鐵素體含量的增加而提高,但過高的鐵素體含量,會顯示出高鉻鐵素體不銹鋼的一些缺點。雙相不銹鋼的性能,同鐵素體和奧氏體相的平衡比例有很大的關系,而兩相的比例在很大程度上取決于鋼的化學成分和熱處理溫度等因素。
借助于鉻-鎳當量圖可以大致確定某種鋼的組織以及雙相不銹鋼管中兩相的比例,見圖7-1。
鋼鐵素體形成元素折合成鉻的作用,奧氏體形成元素折合成鎳的作用。該圖適用于 Cr-Ni 系,
其中: 鉻當量=w(Cr)+w(Mo)+1.5w(Si)+0.5w(Nb)
鎳當量=w(Ni)+30w(C)+0.5w(Mn)+30w(N)
從以上兩式中可以看出,碳和氮形成的影響較鎳強,為鎳的30倍;硅形成a的影響較鉻強,為鉻的1.5倍。從圖7-1可以查出鋼中兩相的比例。設鋼具有如下成分:w(C)=0.1%,w(Mn)=2.0%,w(Si)=0.75%,w(Cr)=19.5%,w(Ni) =9.6%,w(Nb)=0.8%w(Mo)=1.5%。
此種情況下, 鎳的當量為:w(Ni)+30w(C)+0.5w(Mn)+0.5w(Nb)=9.6%+30×0.1%+0.5×2% +0.5×0.8% = 14%
鉻的當量為:w(Cr) +w(Mo)+1.5w(Si)+0.5w(Nb)=19.5%+1.5%+1.5×0.75% +0.5×0.8% = 22.525%
此種鋼的成分用小圓圈標明在圖7-1中,它是組織為帶有少量鐵素體的奧氏體不銹鋼。
當w(Cr)=28%,鎳當量為12%時,鋼中的組織即為含鐵素體80%、含奧氏體20%的雙相組織。
雙相不銹鋼管具有優良的焊接性能,焊前不需預熱,焊后一般也不需要熱處理,均不會出現焊接裂縫。若鐵素體比例很大,也有可能出現475℃脆化現象;高鉻鐵素體-奧氏體不銹鋼中將產生顯著的相脆化現象。在焊接時最好采用雙相不銹鋼焊條,從而能夠避免冷卻時形成裂紋。在使用條件較為苛刻的腐蝕介質環境中,焊后最好再進行一次固溶處理。
奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼的鑄造性能良好。實踐證明,正確地控制鋼液中的氫含量是獲得致密鑄件的關鍵之一。
奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼管的熱塑性比奧氏體不銹鋼管差，因此雙相不銹鋼的鍛造性能差。這是因為奧氏體與鐵素體的形變不同,受外力作用時,8鐵素體與奧氏體變形程度不均勻,產生了附加應力,并降低了晶粒間的結合力。此外,鐵素體在大約950℃以下保溫,有析出相等脆化相的危險,從而降低了鋼的塑性,導致變形困難。因此,在鍛造奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼的鍛件時,必須嚴格控制鍛造工藝,并且在開始1~2次鍛造時,變形量不宜太大,只需輕輕鍛打。
雙相不銹鋼的鍛造工藝規范是,始鍛溫度為1100~1150℃,終鍛溫度≥950°C。
雙相不銹鋼的切削性能與奧氏體不銹鋼相當。
雙相不銹鋼管的耐蝕性能，主要取決于鈍化元素的含量及其在兩相中的分配。一般來說,雙相不銹鋼管耐蝕性，大體上同鉻含量相當的高鉻鐵素體型或鉻鎳奧氏體不銹鋼 接近,并受相比例的左右。有些鋼種(如022Cr26Ni6Mo2N 鋼、022Cr22Ni5Mo3N、06Cr17Mn13Mo2N、ZG07Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N等)在濃硝酸、稀鹽酸、中等濃度的硫酸、磷酸、醋酸和尿素工藝介質中,雙相不銹鋼比普通的奧氏體不銹鋼具有更優越的耐蝕性。
雙相不銹鋼管具有優良的耐晶間腐蝕性能,其性能優于奧氏體不銹鋼。這與雙相鋼中存在均勻分布的鐵素體有關。雙相不銹鋼產生晶間腐蝕的程度與兩相的比例也有關。當鐵素體量不大時,相以孤島狀被奧氏體晶粒所包圍,即使被腐蝕也因相互未能連續成網絡而不致于造成更大的危險。隨著彌散鐵素體量的增加、晶界總面積的提高(相對降低了晶間碳化物析出濃度)和鐵素體相界及其內側能夠吸收更多的碳化物,當達到一定的極限x相含量以上時,可以消除晶間腐蝕傾向。但是當鐵素體含量過多,呈連續網絡狀分布,則其抗晶間腐蝕能力變差。因此,控制適宜的兩相比例、防止相聚集長大和采取正確的熱處理工藝是十分重要的。與奧氏體不銹鋼相比,奧氏體-鐵素體不銹鋼具有更高的耐應力腐蝕開裂性能。雙相不銹鋼耐應力腐蝕開裂性能,會隨著鐵素體含量的增加而提高,在約含50%鐵素體相對斷裂敏感性最小。過多的鐵素體含量,會顯示高鉻鐵素體不銹鋼所具有的缺點。
雙相不銹鋼管耐氯化物應力腐蝕開裂性能,在高應力下與奧氏體不銹鋼相同,短時間內即產生裂紋,在低應力下壽命較長,顯示出一定的優越性。
雙相不銹鋼管的強度,特別是屈服強度顯著提高,與18-8型奧氏體不銹鋼相比是其兩倍。采用雙相不銹鋼制造的容器的壁厚比奧氏體不銹鋼減少30%~50%,降低了生產成本。
雙相不銹鋼管優越的力學性能和耐腐蝕的綜合性能,為其在石化設備、造船等行業開拓了廣闊的應用前景。
