一般認爲，雙相不鏽鋼的相平衡比例爲30％～70%的鐵素體比奧氏體時，可以獲得良好的性能。但雙相不鏽鋼常常被認爲是鐵素體和奧氏體大致各占一半，在目前的商品化生產中，爲了獲得佳的韌性和加工特性，傾向于奧氏體的比例稍大一些。主要的合金元素尤其是铬、钼、氮和镍之間的相互作用是非常複雜的。爲了獲得穩定的有利于加工和制造的雙相組織，必須注意使每種元素有適當的含量。

除了相平衡以外，有關雙相不鏽鋼及其化學組成的第二個主要問題是溫度升高時有害金屬間相的形成。σ相和χ相在高铬、高钼不鏽鋼中形成，並優先在鐵素體相內析出，氮的添加大大延遲了這些相的形成。因此在固溶體中保持足夠量的氮非常重要。隨着雙相不鏽鋼制造經驗的增加，控制窄的成分範圍的重要性變得越來越明顯。2205雙相鋼（UNS S31803）初設定的成分範圍過寬，經驗表明，爲了得到佳的耐腐蝕性能及避免金屬間相的形成，S31803的铬、钼和氮含量應保持在含量範圍的中上限，由此引出了成分範圍較窄的改進型2205雙相鋼UNS S32205。S32205的成分就是今天商品化的2205雙相不鏽鋼的典型成分。在本文中，除非另有說明，通常2205指的就是S32205。

以下簡單介紹幾個重要的合金元素對雙相不鏽鋼的力學性能、物理性能和腐蝕特性的影響。

鋼中铬含量必須不低于10.5％才能形成穩定的含铬鈍化膜保護鋼不受大氣腐蝕。不鏽鋼的耐蝕性隨铬含量的增加而增加。铬是鐵素體形成元素，鋼中加铬可促使體心立方結構的鐵素體形成。鋼中铬含量較高時，需要加入更多的镍才能形成奧氏體或雙相（鐵素體－奧氏體）組織，較高的铬量也能促進金屬間相的形成。奧氏體不鏽鋼铬含量至少爲16％，雙相不鏽鋼铬含量至少爲20％。铬還能增加鋼在高溫下的抗氧化能力。铬的這一作用很重要，它影響熱處理或焊接後氧化皮或回火色的形成和去除。雙相不鏽鋼的酸洗和去除回火色要比奧氏體不鏽鋼困難。

钼與铬的協同作用能提高不鏽鋼的耐點蝕的能力。當不鏽鋼中铬含量至少爲18％時，钼在含氯化物的環境中耐點蝕和縫隙腐蝕的能力是铬的三倍。钼是鐵素體形成元素，同時也增大了不鏽鋼形成金屬間相的傾向。因此，奧氏體不鏽鋼的钼含量通常小于約7.5％，雙相不鏽鋼的钼含量小于4％。

氮提高奧氏體和雙相不鏽鋼的耐點蝕和縫隙腐蝕的能力，它還能顯著地提高鋼的強度。事實上它是有效的固溶強化元素和低成本合金元素。含氮雙相不鏽鋼韌性的改善得益于其較高的奧氏體含量和金屬間相含量的降低。氮並沒有阻止金屬間相的析出，但可推遲金屬間相的形成，使得有足夠的時間進行雙相不鏽鋼的加工和制造。氮被添加到铬和钼含量高的高耐蝕性奧氏體和雙相不鏽鋼中，以抵消它們形成σ相的傾向。

氮是強奧氏體形成元素，在奧氏體不鏽鋼中能代替部分镍。氮可降低層錯能並提高奧氏體的加工硬化率。

它還通過固溶強化提高了奧氏體的強度。雙相不鏽鋼一般都添加氮並調整镍含量以便獲得適當的相平衡。鐵素體形成元素铬和钼與奧氏體形成元素镍和氮相平衡才能獲得雙相組織。

镍是穩定奧氏體的元素，镍促使不鏽鋼的晶體結構從體心立方結構（鐵素體）轉化爲面心立方結構（奧氏體）。鐵素體不鏽鋼含極少的镍或不含镍，雙相不鏽鋼含镍量爲低至中等，如1.5%～7％，300系奧氏體不鏽鋼至少含有6％的镍（見圖1、2）。添加镍延緩了奧氏體不鏽鋼中有害金屬間相的形成，但是在雙相不鏽鋼中镍的延緩作用遠不如氮有效。面心立方結構使得奧氏體不鏽鋼具有極佳的韌性。雙相不鏽鋼中有近一半是奧氏體組織，因此雙相鋼的韌性比鐵素體不鏽鋼顯著提高。

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