Pada tahun 1968, penciptaan penyahkarbonan oksigen argon (AOD), satu proses penapisan keluli tahan karat, telah memungkinkan penghasilan satu siri keluli tahan karat baharu. Salah satu kemajuan yang dibawa oleh proses AOD ialah penambahan unsur aloi n. Ketahanan dan kakisan HAZ adalah hampir sama dengan logam asas, dan kadar pembentukan fasa antara logam yang berbahaya boleh dikurangkan dengan menambah unsur N pada keluli tahan karat dupleks.
Seperti keluli tahan karat austenit, keluli tahan karat dupleks adalah sejenis keluli mengikut prestasi kakisan, yang bergantung pada komposisi aloinya. Keluli tahan karat dupleks telah berkembang secara berterusan. Keluli tahan karat dupleks moden boleh dibahagikan kepada empat jenis:
1. Keluli tahan karat dupleks gred rendah 2304 tanpa Mo;
2. Keluli tahan karat dupleks standard 2205, menyumbang lebih daripada 80% daripada jumlah keluli dupleks;
3. Keluli tahan karat dupleks 25% Cr, tipikal aloi 255, boleh dikelaskan sebagai keluli tahan karat super dupleks;
4. Keluli tahan karat super dupleks, yang mengandungi 25-26% Cr, mempunyai lebih banyak Mo dan N daripada aloi 255. Keluli gred tipikal 2507.
Unsur aloi dalam keluli tahan karat dupleks terutamanya Cr, Mo, N dan Ni. Fungsinya dalam keluli dupleks adalah seperti berikut:
Cr
Sekurang-kurangnya 10.5% Cr dalam keluli boleh membentuk filem pasifasi yang stabil untuk melindungi keluli daripada kakisan atmosfera. Rintangan kakisan keluli tahan karat meningkat dengan peningkatan kandungan Cr. Cr ialah unsur ferit, yang boleh menstabilkan struktur besi dengan kekisi BCC dan meningkatkan rintangan pengoksidaan keluli pada suhu tinggi.
Mo
Kesan sinergi Mo dan Cr dapat meningkatkan ketahanan kakisan klorida keluli tahan karat. Mo adalah tiga kali lebih tahan terhadap kakisan lubang dan celah berbanding Cr dalam persekitaran klorida (lihat formula CPT). Mo ialah unsur pembentuk ferit, yang juga boleh menggalakkan pembentukan fasa antara logam. Oleh itu, kandungan Mo dalam keluli tahan karat austenit adalah kurang daripada 7.5% dan dalam keluli dupleks adalah kurang daripada 4%.
N
Unsur N boleh meningkatkan rintangan kakisan lubang dan celah bagi keluli tahan karat austenit dan dupleks, dan boleh meningkatkan kekuatan keluli dengan ketara. Ia merupakan unsur yang paling berkesan untuk pengukuhan larutan. Pada masa yang sama meningkatkan kekuatan keluli, unsur N juga boleh meningkatkan ketahanan keluli tahan karat austenit dan keluli tahan karat dupleks, melambatkan pembentukan fasa antara logam, menjadikan keluli tahan karat dupleks mempunyai masa yang cukup untuk pemprosesan dan pembuatan, dan juga mengimbangi kecondongan fasa σ yang mudah dibentuk disebabkan oleh Cr dan mo yang tinggi.
N ialah unsur austenit yang kuat, yang boleh menggantikan sebahagian Ni dalam keluli tahan karat austenit. Secara amnya, N dan Ni, yang hampir dengan had keterlarutan, ditambah kepada keluli tahan karat dupleks untuk melaraskan keseimbangan fasa. Adalah perlu untuk mencapai keseimbangan antara unsur ferit Cr dan Ni dan unsur pembentuk austenit Ni dan N untuk mendapatkan struktur dupleks yang diingini.
Ni
Ni ialah unsur yang menstabilkan struktur austenit. Penambahan Ni kepada aloi berasaskan Fe boleh menggalakkan transformasi keluli tahan karat daripada Bcc (ferit) kepada FCC (austenit).
Ni boleh melambatkan pembentukan fasa intermetalik, tetapi kesannya jauh kurang berkesan berbanding n.
Berikut adalah dua jenis keluli tahan karat dupleks untuk membantu memahami prestasinya.
Masa siaran: 10-Mei-2022