雙相不銹鋼通常表現(xiàn)出優(yōu)異的熱成形性，在高達(dá)至少1230℃ (2250℉)的溫度下具有相對低的成形負(fù)荷。但是，如果熱成形的溫度太低，變形就會(huì)聚集在較弱而且延展性較差的鐵素體，結(jié)果造成變形區(qū)鐵素體開裂。此外，當(dāng)熱加工溫度降得太低時(shí)，會(huì)析出大量的σ相。

雙相不銹鋼板的熱軋輥彎曲操作 © Outokumpu

大多數(shù)生產(chǎn)商建議最大熱成形溫度范圍在1100 - 1150℃ (2000 - 2100℉) 之間。由于高溫會(huì)影響工件的尺寸穩(wěn)定性，而且溫度高于1150℃(2100°F) 時(shí)，氧化皮形成趨勢增大，所以建議了溫度上限。在高溫下，雙相不銹鋼會(huì)變軟，被加工的工件如容器封頭或管道如果在爐內(nèi)不加以支撐就會(huì)彎曲或凹陷。在這樣的溫度下，鋼也會(huì)變得太軟(對于某些熱成形操作來說)。表10匯集了幾種雙相不銹鋼的熱成形溫度范圍和最低均熱溫度。沒有必要從該范圍內(nèi)的最高溫度開始熱加工，而且有時(shí)也并不建議這樣做。但是，鋼在熱加工前至少要達(dá)到最小均熱溫度，爐子應(yīng)該預(yù)熱以避免緩慢加熱通過σ相形成的溫度區(qū)間。

表10 雙相不銹鋼的熱成形溫度范圍及最低均熱溫度 (以常見的奧氏體牌號作對比) 

(來源：生產(chǎn)商數(shù)據(jù))

溫度的均勻性對于雙相不銹鋼的成功熱成形是重要的。如果工件的形狀不規(guī)整，則邊緣可能比主體溫度低得多，這些較冷的區(qū)域有發(fā)生開裂的風(fēng)險(xiǎn)。為了避免開裂，當(dāng)局部區(qū)域冷卻到溫度低于最小加工溫度時(shí)，需要對工件重新加熱。只有當(dāng)工件特別是邊緣或較薄部分的溫度保持均勻一致，熱成形溫度范圍的下限才能稍加擴(kuò)展。

對于斷面較厚的型材，需要考慮水淬的速度是否足以防止金屬間相的析出。對于鍛軋2205雙相鋼板材，板材厚度的限值約為150 - 200毫米(6 - 8英寸)， 對于鍛軋超級雙相不銹鋼板材，厚度限值為75 - 125毫米(3 - 5英寸)，準(zhǔn)確的限值隨雙相不銹鋼的成分和淬火裝置效率的不同而不同。對于簡單的2205雙相鋼圓柱形工件，直徑限值在約375毫米 (15英寸)。如果成品部件的內(nèi)徑是完全穿透的，則在最終熱處理之前對通孔進(jìn)行穿孔或機(jī)加工，會(huì)大大改善工件最后退火后的冷卻狀況。

1.1 固溶退火

熱成形之后，需要進(jìn)行完全的固溶退火，然后快速淬火使力學(xué)性能和耐腐蝕性能完全恢復(fù)。工件應(yīng)當(dāng)加熱到最低固溶退火溫度以上，然后保持足夠長的時(shí)間使金屬間相完全溶解。一個(gè)比較保守的指導(dǎo)原則是，保溫時(shí)間應(yīng)當(dāng)與工件繼前一次完全退火后在650-980℃ (1200-1800℉)范圍停留的總時(shí)間相當(dāng)。工件應(yīng)當(dāng)從固溶處理溫度進(jìn)行水淬。最終退火后轉(zhuǎn)至淬火位置時(shí)，不允許在700-1000℃ (1300-1830℉) 的溫度范圍停留幾分鐘。表11總結(jié)了雙相不銹鋼的最低固溶退火溫度。

表11 雙相不銹鋼最低固溶退火溫度 (來源：生產(chǎn)商數(shù)據(jù)和ASTM A 480)

雙相不銹鋼在固溶退火溫度下非常軟，工件如果沒有足夠的支撐，可能發(fā)生彎曲和變形，這對于管材產(chǎn)品特別是大口徑薄壁的管材是一個(gè)很大問題。由于雙相不銹鋼的室溫強(qiáng)度高，已彎曲的雙相不銹鋼產(chǎn)品的整形或矯直比奧氏體不銹鋼困難。通過縮短退火時(shí)間、緩慢加熱到退火溫度范圍或采用低于推薦值的固溶溫度來盡量減小這種變形，但上述這些做法可能無法使金屬間相溶解，甚至導(dǎo)致更多數(shù)量金屬間相的形成，降低了耐腐蝕性和韌性。最好的做法可能是，在薄斷面部件的退火過程中，采用臨時(shí)的支撐裝置來保持部件產(chǎn)品的形狀。

利用消除應(yīng)力處理來減少成型或矯直操作的冷加工應(yīng)力并不可取，雙相不銹鋼本身就具有很好的耐氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂性能，降低殘余的冷加工應(yīng)力僅在一定程度上改善這一性能。在固溶處理溫度以下，沒有一個(gè)適當(dāng)?shù)臏囟龋瓤稍诖藴囟认逻M(jìn)行應(yīng)力消除處理又不會(huì)形成使耐腐蝕性和韌性降低的金屬間相。

固溶退火之后將紅熱的雙相不銹鋼從熱處理爐中移走  © Bosch-Gotthard-Hütte

有時(shí)采用溫和地加熱方式來協(xié)助工件的成型操作是有用的，但雙相不銹鋼在315℃ (600℉) 以上長時(shí)間加熱會(huì)由于475℃ (885℉) 脆性 (見圖4)導(dǎo)致室溫韌性和耐腐蝕性的下降。在較高溫度下，金屬間相析出有更快速和不利的影響。由于這些相不干擾成型工藝，雙相不銹鋼可以采用溫?zé)岢尚?。但?當(dāng)加工溫度超過300℃(570℉) 時(shí)，溫成形之后應(yīng)當(dāng)進(jìn)行完全的固溶退火和快速淬火 (見表11)。

雙相不銹鋼在各種加工制造中表現(xiàn)出良好的成形性。大多數(shù)雙相不銹鋼的應(yīng)用要求比較簡單的成形，如圓筒形斷面的滾壓、沖壓成形、容器和罐封頭的沖壓或滾壓成型。在這些應(yīng)用中，一個(gè)主要關(guān)注因素是雙相不銹鋼的高強(qiáng)度和成型設(shè)備的功率。通常的估計(jì)是雙相不銹鋼的成形類似于厚度是其兩倍的300系列奧氏體不銹鋼的成形，幾種不銹鋼在彎曲過程中開始塑性變形所需的最小外力的比較見圖15。雙相不銹鋼除了彎曲所需的初始外力較大，變形過程中也有很強(qiáng)的加工硬化。當(dāng)確定材料可在壓機(jī)上成形的最大厚度時(shí)，也必須考慮到變形過程中強(qiáng)度的快速增加。即使設(shè)備的功率足夠高，也必須為雙相不銹鋼的高強(qiáng)度所造成的較高的回彈留出余量

(見圖13)。

圖15  2304、2205和316L不銹鋼彎曲過程

中開始塑性變形所需的最小外力，試樣寬

50毫米、厚2毫米 (來源：Outokumpu)。

圖13 2毫米 (0.08英寸) 厚的雙相不銹鋼板與316L奧氏體不銹鋼板回彈的比較

(來源：Outokumpu)

還必須考慮到雙相不銹鋼相比于奧氏體不銹鋼較低的塑性。大多數(shù)技術(shù)規(guī)范對雙相不銹鋼延伸率的要求是最低15% - 30%，而對奧氏體不銹鋼延伸率的要求是最低40%。盡管實(shí)際延伸率可能要大一些，但兩者最低值之間的關(guān)系是適當(dāng)?shù)模梢宰鳛槔浼庸げ僮鞯挠杏弥改?。與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼需要更大的彎曲半徑，并且由于它們較低的塑性，在苛刻或復(fù)雜的成形中需要中間退火。

28mm 厚雙相不銹鋼板的卷板機(jī)彎曲成形  © Outokumpu

雙相不銹鋼容易進(jìn)行沖壓成形，但是在許多情況下，部件已經(jīng)針對奧氏體不銹鋼、碳鋼或鐵素體不銹鋼選定了最佳條件，雙相不銹鋼是作為替代品。首次試用通常不改變厚度，盡管雙相不銹鋼的高強(qiáng)度允許壁厚減薄，但重新設(shè)計(jì)的花費(fèi)可能抵消成本節(jié)約和重量減輕帶來的優(yōu)勢。在大部分情況下，減小厚度實(shí)際上有利于成形加工，但是在初次的雙相不銹鋼成形實(shí)驗(yàn)中，人們常常認(rèn)為還是有點(diǎn)“困難”。

當(dāng)與碳鋼或鐵素體不銹鋼的成形做比較時(shí)，問題幾乎全部與強(qiáng)度和回彈有關(guān)。雙相不銹鋼的屈服強(qiáng)度高30％ - 50％，鐵素體不銹鋼的加工硬化有限，操作負(fù)荷相對較低。雙相不銹鋼開始時(shí)強(qiáng)度就高，隨后強(qiáng)度越來越高，因此回彈是一個(gè)問題。另一方面，雙相不銹鋼塑性較大，過度彎曲將補(bǔ)償回彈。與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼對彎曲方向與軋制方向的關(guān)系不太敏感，彎曲方向與軋制方向有關(guān)。由于雙相組織的軋制，雙相不銹鋼表現(xiàn)出由于軋制帶來的一定程度的力學(xué)性能各向異性，但因?yàn)殡p相組織塑性較高，其實(shí)際影響比鐵素體鋼小。

鐵素體不銹鋼薄板的成型常常利用深沖。在操作過程中，當(dāng)板材壓入模具中，板面在最薄的地方發(fā)生變形。金相織構(gòu)的形成發(fā)展，大大提高了鐵素體不銹鋼的這種成型性。

對于雙相不銹鋼，這種做法尚未被證實(shí)有效。但是，為解決這一缺陷，已經(jīng)開發(fā)出一種新的雙相不銹鋼。這種新型可成形雙相不銹鋼具有獨(dú)特的性能組合：既有高強(qiáng)度，又有利用相變誘導(dǎo)塑性 (TRIP) 而顯著改善的成形性。其特點(diǎn)是通過TRIP效應(yīng)而非良好的晶體織構(gòu)，獲得優(yōu)于其它雙相不銹鋼牌號的機(jī)械強(qiáng)度和成形性。

可成形雙相不銹鋼牌號UNS S82012和S82031， 其化學(xué)成分均衡，可達(dá)到最佳奧氏體穩(wěn)定性。這樣在冷成形操作中，奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變 (TRIP效應(yīng)) 是可控制的。就固溶退火狀態(tài)下的奧氏體含量而言，可成形雙相鋼牌號稍高于其它雙相鋼牌號。

這些牌號的拉伸成形性類似于標(biāo)準(zhǔn)奧氏體不銹鋼。與其它雙相鋼牌號相比，相變誘導(dǎo)塑性效應(yīng)帶來了較高的均勻延伸率，較高的加工硬化率和更大的塑性變形。這些獨(dú)特的力學(xué)性能帶來了拉伸成形性能的改善，而深沖特性類似于其它的雙相不銹鋼牌號。

沖壓試驗(yàn)已證實(shí)可成形雙相鋼適合于成形板框換熱器板、柔性管道、泵部件、家用熱水器和汽車部件等較難成形的部件。

雙相不銹鋼的強(qiáng)度和耐腐蝕性尤其是耐氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂性能，使它們成為旋轉(zhuǎn)部件如離心設(shè)備等應(yīng)用的候選材料。旋壓成型是一種經(jīng)濟(jì)和常用的制造這些部件的方法。

旋壓成形是一項(xiàng)復(fù)雜的操作，很大程度上取決于設(shè)備的好壞和操作者的技術(shù)。奧氏體不銹鋼經(jīng)常進(jìn)行旋壓成形，但它們在成形工序中通常需要多次中間退火來恢復(fù)其塑性。雙相不銹鋼在旋壓成形方面有限的經(jīng)驗(yàn)表明，其成形負(fù)荷非常高，特別是相對于奧氏體不銹鋼，部件厚度未減小時(shí)。采用功率和強(qiáng)度足夠大的設(shè)備進(jìn)行雙相不銹鋼的旋壓成形效果不錯(cuò)，但由于雙相鋼塑性較低，它需要比奧氏體不銹鋼更頻繁的中間退火。對于旋壓操作，重要的是平直度以及盡量減小初始坯料的 “隆起面”，但重型機(jī)械矯平如軋輥矯平在旋壓成形的第一階段可能會(huì)消耗掉一部分塑性。有些雙相不銹鋼已經(jīng)在650℃ (1200℉) 以上進(jìn)行旋壓成形，隨后進(jìn)行完全的固溶退火處理。