浙江至德鋼業(yè)有限公司技術(shù)人員之前已簡要述及應(yīng)力腐蝕的機(jī)理，這對于雙相鋼也是適用的，但這些機(jī)理都是基于單相材料的試驗研究，對于雙相不銹鋼而言，還有其特性的一面。
圖9.82為022Cr21Ni8Mo2.5Cu1.5（Uranus 50）雙相不銹鋼和與其組織相對應(yīng)成分的鐵素體、奧氏體鋼的耐應(yīng)力腐蝕性能。這三種鋼在44％MgCl2、153℃溶液中恒載荷試驗的結(jié)果表明，由于某種協(xié)同效應(yīng)使雙相不銹鋼具有比鐵素體和奧氏體不銹鋼更好的應(yīng)力腐蝕抗力，同時觀察到奧氏體比鐵素體的電位高約10mV，鐵素體對奧氏體起陰極保護(hù)作用，而在高應(yīng)力下鐵素體將失去這種防護(hù)作用，奧氏體因陽極溶解而出現(xiàn)裂紋。
基于國內(nèi)外的一些研究，雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能的原因，可簡單地歸結(jié)為：
1. 雙相不銹鋼的屈服強度較18Cr-8Ni奧氏體不銹鋼高，在相同應(yīng)力作用下，較難產(chǎn)生粗大的滑移，表面膜不易破裂，應(yīng)力腐蝕裂紋難以形成。
2. 在中性含Cl-介質(zhì)中，18Cr-8Ni奧氏體不銹鋼的應(yīng)力斷裂多以點蝕為起點，而雙相不銹鋼由于其成分和組織的特點，耐點蝕性能優(yōu)于18Cr-8Ni奧氏體不銹鋼，點蝕不易形成，而一旦形成，由于第二相（α或y）的屏障作用，不易擴(kuò)展成為應(yīng)力集中系數(shù)較大的尖角形蝕坑。
3. 雙相不銹鋼中的第二相（α或γ）的存在，對應(yīng)力腐蝕裂紋的擴(kuò)展起機(jī)械屏障作用，可以阻止裂紋向前發(fā)展，或使擴(kuò)展中的裂紋改變方向，顯著延長應(yīng)力腐蝕裂紋的擴(kuò)展期。
4. 雙相不銹鋼中存在一定數(shù)量的鐵素體，在介質(zhì)的作用下，鐵素體（陽極）對奧氏體（陰極）起電化學(xué)保護(hù)作用。在實際事故中觀察到α相的優(yōu)先溶解。
此外，雙相不銹鋼具有較高的耐應(yīng)力腐蝕性能還有以下原因：
1. α相和y相的變形行為不同。在應(yīng)力作用下，α相為高應(yīng)力區(qū)，γ相為低應(yīng)力區(qū)，因而使γ相區(qū)的應(yīng)力腐蝕敏感性降低。
2. 兩相的殘余應(yīng)力不同。由于兩相的膨脹系數(shù)不同，在固溶處理后膨脹系數(shù)大的y相收縮量大，因而在α／γ相界附近的y相中產(chǎn)生拉應(yīng)力，而在α相產(chǎn)生壓應(yīng)力。一般說來，在殘余壓應(yīng)力的情況下，對應(yīng)力腐蝕有抑制作用。
3. 當(dāng)裂紋擴(kuò)展到y(tǒng)相時，裂紋尖端應(yīng)力場使γ相中的位錯排列發(fā)生變化，或者使其轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，從而使γ相的應(yīng)力耐腐蝕敏感性降低。
雙相鋼的優(yōu)良耐應(yīng)力腐蝕性能受多種因素的影響，如成分、組織、熱處理、冷加工以及介質(zhì)的條件等。了解這些條件如何影響雙相不銹鋼的耐應(yīng)力腐蝕性能，對于正確使用雙相不銹鋼是十分重要的。
1. 成分
碳的作用是有害的，應(yīng)盡量控制其含量，在新一代超級雙相不銹鋼中的碳含量不大于0.02％。氮在新一代雙相不銹鋼中已是主要的合金元素，它能提高鋼的耐應(yīng)力腐蝕性能，尤其在以點蝕為起源的氯化物介質(zhì)中，由于氮能提高鋼的耐點蝕性能，其作用更為明顯。氮還可改善鋼的鈍化能力，鉬又增強了這一作用，使裂紋源不易形成。含氮0.09％以上的雙相不銹鋼較難變形，不易形成較大的滑移臺階，表面膜不易破裂，這都有助于改善其耐應(yīng)力腐蝕性能。
鎳的主要作用是調(diào)節(jié)鋼中兩相的比例。
鉬能顯著提高雙相不銹鋼在氯化物介質(zhì)中耐點蝕性能，在以點蝕為起源的應(yīng)力腐蝕條件下，鋼中加入鉬是有益的。
2. 組織，包括相比例的影響、晶粒尺寸、金屬間化合物等。
為了研究雙相不銹鋼中兩相比例的影響，采用了21％～23％Cr的基本成分，加入1％～10％Ni，以獲得不同比例的α相和γ相，在恒載荷下和42％MgCl2溶液中，進(jìn)行應(yīng)力腐蝕性能試驗，結(jié)果如圖9.83所示。當(dāng)鋼中α相含量為40％，y相含量為60％時，鋼的耐應(yīng)力腐蝕性能最佳。0在600～900℃中溫加熱，相或x相的析出將增加雙相不銹鋼對應(yīng)力腐蝕的敏感性。
隨固溶溫度的上升，雙相不銹鋼中的α相含量增加，γ相含量減少，合金元素在兩相之間的分配漸趨于均勻。與此同時，晶粒尺寸也會長大。試驗表明，隨著晶粒尺寸的長大，鋼的應(yīng)力腐蝕敏感性也隨之增加。
3. 介質(zhì)
雙相不銹鋼在MgCl2、25％NaCl溶液中具有比18Cr-8Ni奧氏體不銹鋼高得多的耐應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力。在高溫水條件下，雙相不銹鋼也具有優(yōu)良的耐應(yīng)力腐蝕性能，但不宜在300℃以上的高溫水介質(zhì)中使用，這是由于長期使用在300℃以上就有可能出現(xiàn)475℃脆性，從而惡化鋼的耐應(yīng)力腐蝕性能。一般認(rèn)為，雙相不銹鋼在連多硫酸條件下不易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。
