Duplex nerđajući čelik(DSS) se odnosi na nerđajući čelik sa feritom i austenitom koji čine oko 50%. Generalno, sadržaj manje faze treba da bude najmanje 30%. U slučaju niskog sadržaja C, sadržaj Cr je 18%~28%, a sadržaj Ni je 3%~10%. Neki čelici također sadrže legirajuće elemente kao što su Mo, Cu, Nb, Ti i N.
Dupleks nerđajući čelikkombinuje prednosti austenita i ferita i minimizira nedostatke obje faze. Sastav duplex nerđajućeg čelika sa najboljim performansama je da je sadržaj ferita između 60% i 40%, a sadržaj austenita između 40% i 60%. Značajno smanjenje bilo koje komponente će uzrokovati pogoršanje performansi duplex čelika. oslabiti.
Otpornost na koroziju dupleks nerđajućeg čelika
Dupleksni nerđajući čelici pokazuju visoku otpornost na koroziju u velikoj većini okruženja u kojima se koriste standardni austenitni nerđajući čelici. Njihov relativno visok sadržaj hroma, molibdena i azota daje im dobru otpornost na hloridnu rupicu i koroziju. Performanse korozije u pukotini, dvofazna struktura je prednost u okruženjima u kojima može doći do pucanja korozije pod naponom hloridom.
Ako mikrostruktura dupleks nerđajućeg čelika sadrži najmanje 30% ferita, njegova otpornost na pucanje korozijom pod naprezanjem klorida je mnogo bolja od austenitnog nerđajućeg čelika 304 ili 316.
Dupleks nerđajući čelici se obično razlikuju na osnovu vrednosti PREN ekvivalentnog broja otpornosti na pitting. Ekvivalentni broj otpornosti na piting koroziju opisuje otpornost nehrđajućeg čelika na lokaliziranu koroziju u okruženju koje sadrži klor.
Uloga legirajućih elemenata u dupleks nerđajućem čeliku
Chromium
Sadržaj hroma u čeliku ne sme biti manji od 10,5% da bi se formirao stabilan pasivacioni film koji sadrži hrom da bi se čelik zaštitio od atmosferske korozije. Otpornost nerđajućeg čelika na koroziju raste sa povećanjem sadržaja hroma. Krom je element koji formira ferit. Dodavanje hroma čeliku može potaknuti stvaranje ferita s kubičnom strukturom usmjerenom na tijelo. Kada je sadržaj hroma u čeliku veći, potrebno je dodati više nikla da bi se formirala austenitna ili dvofazna (ferit-austenit) struktura. Veće količine hroma takođe mogu podstaći stvaranje intermetalnih faza. Austenitni nerđajući čelici imaju sadržaj hroma od najmanje 16%, a dupleks nerđajući čelici imaju sadržaj hroma od najmanje 20%. Krom također može povećati otpornost čelika na oksidaciju na visokim temperaturama. Ova uloga hroma je veoma važna. Utječe na stvaranje i uklanjanje oksidnog kamenca ili temperirane boje nakon toplinske obrade ili zavarivanja. Kiseljenje i uklanjanje temperamentne boje sa dupleks nerđajućeg čelika je teže nego sa austenitnog nerđajućeg čelika.
molibden
Molibden može poboljšati otpornost nehrđajućeg čelika na koroziju udubljenja i pukotina. Kada je sadržaj hroma u nerđajućem čeliku najmanje 18%, molibden je tri puta otporniji na koroziju u obliku pukotina i pukotina od hroma u okruženju hloridnih jona. Molibden je element koji formira ferit i također povećava sklonost nehrđajućeg čelika da formira intermetalne faze. Stoga austenitni nehrđajući čelici obično imaju sadržaj molibdena manji od oko 7,5%, a dupleks nehrđajući čelici imaju sadržaj molibdena manji od 4%.
Nitrogen
Dušik poboljšava otpornost austenitnih i dupleks nerđajućih čelika na koroziju u obliku šupljina i pukotina. Također može značajno povećati čvrstoću čelika. U stvari, to je najefikasniji element za jačanje čvrstog rastvora i niskobudžetni legirajući element. Poboljšanje žilavosti dupleks nerđajućeg čelika koji sadrži dušik je zbog njegovog većeg sadržaja austenita i manje intermetalne faze. Dušik ne sprečava taloženje intermetalnih faza, ali može odgoditi nastanak intermetalnih faza, ostavljajući dovoljno vremena za obradu i proizvodnju dupleks nerđajućeg čelika. Azot se dodaje visoko otpornim na koroziju austenitnim i dupleksnim nerđajućim čelicima sa visokim sadržajem hroma i molibdena kako bi se suprotstavio njihovoj sklonosti formiranju sigma faza.
Dupleksni nerđajući čelici uglavnom imaju dodan azot i sadržaj nikla prilagođen za postizanje odgovarajuće ravnoteže faza. Dvofazna struktura se može dobiti balansiranjem elemenata koji formiraju ferit hroma i molibdena sa elementima koji formiraju austenit niklom i dušikom.
Nikl
Nikl je element koji stabilizuje austenit. Nikl potiče transformaciju kristalne strukture nehrđajućeg čelika iz kubične strukture usmjerene na tijelo (ferit) u kubičnu strukturu usmjerenu na lice (austenit). Feritni nerđajući čelik sadrži malo ili nimalo nikla, dupleks nerđajući čelik sadrži nisko do umereno nikla, kao što je 1,5% do 7%, a austenitni nerđajući čelik serije 300 sadrži najmanje 6% nikla. Dodatak nikla usporava formiranje štetnih intermetalnih faza u austenitnim nerđajućim čelicima, ali usporavajući efekat nikla u dupleks nerđajućim čelicima je daleko manje efikasan od azota. Kubična struktura usmjerena na lice daje austenitnom nehrđajućem čeliku odličnu žilavost. Skoro polovina dupleks nerđajućeg čelika je austenit, tako da je žilavost dupleks nerđajućeg čelika znatno veća od feritnog nerđajućeg čelika.
Područja primjene duplex nerđajućeg čelika
Duplex nerđajući čelik je svestran materijal kako u visoko korozivnim okruženjima tako i kao inženjerski materijal za konstrukcije od nerđajućeg čelika.
Njegove upotrebe uključuju:
Industrija papira
Hemijska i petrohemijska industrija
Hidrometalurgija
Organske kiseline i kaustični mediji
oprema za kontrolu zagađenja
Spremnik za skladištenje hemikalija
Offshore i obalne primjene
Vodovodne instalacije za pivaru
