α+γ鉻鎳雙相不銹鋼(以下簡稱雙相不銹鋼)的發展,大致經歷了三個重要階段。根據雙相不銹鋼所含的特征元素、PRE值、α和γ兩相比例的變化、出現年代以及性能特點,大家習慣地把雙相不銹鋼分為第一代、第二代和第三代雙相不銹鋼。若按鋼中特征元素分類可分為低合金、中合金和高合金雙相不銹鋼。第一代雙相不銹鋼受兩相比例控制、熱加工性、焊接性以及經濟性等因素的影響,此類鋼的產量較低,但是,現代雙相不銹鋼的問世很大程度上克服了第一代雙相不銹鋼所存在的缺點和不足,現代雙相不銹鋼的應用范圍有了進一步開發,已成為一類在工程應用領域極具發展前景的鋼類。


  表6.1列出(chu)了雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在不(bu)同時期大致年代的發展概況和一(yi)些主要牌號。


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   1971年(nian)(nian)以前,所開發(fa)的(de)牌號屬于第一代(dai)雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),其中包括20世紀30年(nian)(nian)代(dai)的(de)第一個雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)1Cr25Ni5Mo1.5(453S)。第一代(dai)雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)含氮量處于電弧爐(lu)冶(ye)煉的(de)常規水平。雖(sui)然第一代(dai)雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)已將(jiang)雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)性能(neng)特(te)點充分顯(xian)(xian)示了出(chu)來,但由于鋼(gang)(gang)(gang)的(de)耐(nai)點蝕當量PRE值較低,各牌號間的(de)固溶態(tai)相(xiang)比例差別也較大(da),而且尚難(nan)以準確控制(zhi),特(te)別是焊(han)后,熔合線和(he)焊(han)縫熱影響區常常呈現的(de)單相(xiang)鐵素體組織,導致焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)處雙相(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)優良特(te)性顯(xian)(xian)著下(xia)降,甚至(zhi)完全喪(sang)失,嚴重阻礙了雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)在焊(han)接(jie)用(yong)途的(de)應(ying)用(yong)和(he)發(fa)展。


   1971~1989年問世的牌號,屬于第二代雙相不銹鋼,特點是鋼中都含有氮。由于氮是強烈形成并穩定奧氏體的元素,隨鋼中氮量增加,一方面母材中奧氏體相比例提高,高溫下奧氏體穩定性也增加,相同溫度下,轉變為鐵素體的數量會有所減少[圖6.1a],另一方面,從高溫冷卻過程中,氮的高擴散速率也有利于鐵素體向二次奧氏體γ2的快速轉變,從而可防止焊后熔合線和熱影響區出現單相鐵素體組織。氮的加入為第二代及其以后的幾代雙相不銹鋼的誕生和發展創造了條件。由于氮在不銹鋼中主要是固溶在奧氏體中,因此氮對雙相不銹鋼的有益作用實際上是氮對雙相不銹鋼中奧氏體組織性能影響的反映。同時,雙相不銹鋼中的加氮量要受鋼中奧氏體量的限制;而在鐵素體組織中,由于氮的溶解度極低和氮的過飽和,焊后冷卻過程中,會有更大量的氮化物析出,反而會使鐵素體組織的性能惡化。前面已經述及,現代鐵素體不銹鋼的高純化使傳統鐵素體(ti)不銹鋼(gang)的缺點和不足有了極大程度的克服,但對雙相不銹鋼而言,使鐵素體相高純化則難以實現。因此,雙相不銹鋼由于鐵素體的存在而獲益,但大量非高純鐵素體組織的存在也會是制約雙相不銹鋼發展的重要因素。


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   1990年后所出現的一些牌號,屬于第三代雙相不銹鋼,特點是鋼中鉬、氮量進一步提高,使此類鋼的PRE值≥40%,耐蝕性特別是耐點蝕、耐縫隙腐蝕等性能有了進一步改善,目前又稱之為超級(ji)雙相(xiang)不銹鋼(gang)(常以SD代表)。


   進入2000年以(yi)來(lai),雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)展呈現兩種趨(qu)勢。一(yi)(yi)方面進一(yi)(yi)步提高鋼(gang)中合金(jin)元素含(han)量(liang)以(yi)獲(huo)得更(geng)高強度和(he)(he)更(geng)加優良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐蝕性(xing),如瑞典Sandvik公(gong)司新開(kai)發(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)SAF 2707和(he)(he)SAF 3207。PRE值(zhi)大于45%,稱(cheng)特超(chao)級(ji)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(常(chang)以(yi)HD表示(shi))。另一(yi)(yi)方面轉向開(kai)發(fa)低鎳量(liang)且不含(han)鉬或僅含(han)少量(liang)鉬的(de)(de)(de)(de)(de)(de)經(jing)濟型(xing)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang),以(yi)降低雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成本和(he)(he)售價,并顯著改善雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱加工性(xing)和(he)(he)焊(han)接性(xing),從而(er)增加雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)與其他(ta)類型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)競爭優勢。目(mu)前列入經(jing)濟型(xing)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有20世(shi)紀80年代(dai)開(kai)發(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)SAF 2304(00Cr23Ni4N)和(he)(he)2000年以(yi)來(lai)問世(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)20%~21%Cr型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)AN19D(00Cr20Mn5Ni2N)和(he)(he)LDX 2101(00Cr21Mn5Ni1.5N)、ATI 2102(00Cr21Mn2.5Ni1.5N),22%Cr型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de) ATI 2201 (00Cr22Ni1.5N)、UR 2202 (00Cr22Ni2N)、LDX 2404 (00Cr24Ni4Mn3Mo1.5N)以(yi)及(ji)含(han)1.5%Mo的(de)(de)(de)(de)(de)(de)AL 2003(ATI 2003,00Cr21Ni3.5Mo1.5N)。在一(yi)(yi)些腐蝕環(huan)境中,含(han)20%~22%Cr、含(han)1.5%Ni的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾種牌號可(ke)代(dai)替(ti)304、304L;SAF 2304可(ke)代(dai)替(ti)304、304L,甚至316和(he)(he)316L;含(han)1.5%Mo的(de)(de)(de)(de)(de)(de)AL 2003則可(ke)代(dai)316、316L和(he)(he)SAF 2205。


   從第(di)二代和第(di)三代以(yi)(yi)及第(di)四代雙相不銹鋼的(de)(de)問世和發展過程中,可以(yi)(yi)觀(guan)察到用提高鋼中鉻(ge)量并加氮(dan)相結合(he)合(he)金化以(yi)(yi)節約鉻(ge)鎳(nie)奧氏體中的(de)(de)貴重元素鎳(nie)、鉬的(de)(de)思路。這種思路充分利(li)用了鉻(ge)、氮(dan)的(de)(de)特(te)性(xing)和鋼中鉻(ge)與氮(dan)共存的(de)(de)優(you)勢。


   圖6.1(b)指出(chu)了幾代雙相(xiang)不銹鋼(gang)的(de)演變過(guo)程(cheng)(cheng)。圖6.1(b)中指出(chu):雙相(xiang)不銹鋼(gang)中的(de)Cr+Mo量(liang)應≥21%,以防(fang)(fang)止(zhi)冷成(cheng)(cheng)型引(yin)(yin)發馬氏體相(xiang)變而(er)導致的(de)鋼(gang)的(de)性(xing)(xing)(xing)能(包括耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)、力學(xue)性(xing)(xing)(xing)能等)的(de)下降(jiang);Cr+Mo量(liang)應≤35%,以防(fang)(fang)止(zhi)鋼(gang)的(de)組織熱穩定性(xing)(xing)(xing)下降(jiang),金屬間(jian)相(xiang)沉淀而(er)引(yin)(yin)發的(de)塑、韌性(xing)(xing)(xing),熱加工性(xing)(xing)(xing)和焊接(jie)性(xing)(xing)(xing)以及耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)的(de)劣(lie)化;畫出(chu)了氮(dan)的(de)固溶(rong)度(du)極限,提(ti)醒人們注意雖(sui)然氮(dan)是有(you)益元素,但鋼(gang)中加入大量(liang)的(de)氮(dan),氮(dan)化物析出(chu)也(ye)是有(you)害的(de),氮(dan)量(liang)若超過(guo)溶(rong)解度(du)極限,鋼(gang)在凝固過(guo)程(cheng)(cheng)中,氮(dan)會溢出(chu)而(er)造成(cheng)(cheng)廢品。


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  32304為(wei)00Cr23Ni4;31803和(he)32205均為(wei)00Cr23Ni5Mo3N特超級雙相鋼3207HD, Cr+Mo量均已達36%,氮量上限已達0.6%






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