據統計,世界鎳產量中每年約有60%用于生產不銹鋼。鎳是比較稀缺且價格昂貴的元素,特別是在戰爭期間,由于鎳也是戰略物資,因此鎳的供應更為緊張;而在和平時期,不銹鋼的成本和售價也常隨鎳價的漲跌而波動。因此,節約鋼中的鎳一直是不銹鋼發展中的重要研究方向。
錳(meng)和氮(dan)均為(wei)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)形(xing)成元素,特(te)別是氮(dan),其在鋼中形(xing)成奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)的(de)(de)(de)能力約為(wei)鎳(nie)的(de)(de)(de)30倍。錳(meng)形(xing)成奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)的(de)(de)(de)能力雖然較弱,僅為(wei)鎳(nie)的(de)(de)(de)二分之一,但錳(meng)穩定(ding)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)的(de)(de)(de)能力很強(qiang),而(er)且還能顯著(zhu)提高氮(dan)在鋼中的(de)(de)(de)溶解度,從而(er)可提高氮(dan)向鋼中的(de)(de)(de)加(jia)入量,所以為(wei)獲(huo)得(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)組織,以錳(meng)、氮(dan)相結(jie)合代鎳(nie)曾(ceng)是最(zui)佳匹配(pei),成為(wei)早期既(ji)能獲(huo)得(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)組織又能節約鉻(ge)鎳(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼中鎳(nie)的(de)(de)(de)主要合金化措施。
自20世紀30年代起,德、美諸國便開始了以錳、氮代鎳的鉻錳奧氏體不銹鋼的研究,至20世紀40年代便取得成效,開發出了以代替18-8(304)等鉻鎳奧氏體不銹鋼為主要目標的鉻錳(氮)系(AISI 200系)奧氏體不銹鋼。這也是唯一一類專為節鎳而研制的鋼類。
但(dan)是(shi)經過近(jin)半個世紀的(de)(de)(de)進一(yi)(yi)步(bu)研究和實踐(jian)表明,錳(meng)(meng)、氮(dan)復合(he)雖然(ran)可以(yi)從組織(zhi)(形成奧(ao)氏體)中代(dai)(dai)鎳(nie),但(dan)并不(bu)(bu)能(neng)從耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)等性(xing)(xing)(xing)能(neng)上完(wan)全代(dai)(dai)鎳(nie),加(jia)之錳(meng)(meng)對(dui)不(bu)(bu)銹鋼(gang)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)有(you)害作用。因此(ci)一(yi)(yi)般認為,已(yi)有(you)的(de)(de)(de)以(yi)錳(meng)(meng)、氮(dan)代(dai)(dai)鎳(nie)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)些鉻錳(meng)(meng)奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)牌號(例如(ru)AISI 200系鋼(gang))與其所希望代(dai)(dai)替的(de)(de)(de)鉻鎳(nie)奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)[例如(ru)18-8(304)等]相(xiang)比,雖然(ran)它們均為具有(you)面(mian)心(xin)立(li)方結構的(de)(de)(de)奧(ao)氏體組織(zhi),但(dan)在性(xing)(xing)(xing)能(neng)上二者卻有(you)很大的(de)(de)(de)不(bu)(bu)同,前者是(shi)一(yi)(yi)類雖然(ran)強度(du)高,但(dan)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)、成型性(xing)(xing)(xing)和焊后性(xing)(xing)(xing)能(neng)等均相(xiang)對(dui)較低的(de)(de)(de)一(yi)(yi)類不(bu)(bu)銹鋼(gang)。
自1970年起,以VOD、AOD爐外(wai)精煉(lian)等為(wei)代(dai)(dai)表的(de)(de)現(xian)(xian)代(dai)(dai)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)冶金、加工(gong)技術的(de)(de)發展(zhan)和(he)(he)(he)廣(guang)泛應(ying)用,無鎳(nie)(nie)、低鎳(nie)(nie)的(de)(de)現(xian)(xian)代(dai)(dai)鐵素(su)體(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)(he)(he)少鎳(nie)(nie)、低鎳(nie)(nie)(1%~4% Ni)的(de)(de)現(xian)(xian)代(dai)(dai)雙相不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)迅速(su)發展(zhan)對AISI 200系(xi)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)生產和(he)(he)(he)應(ying)用形成(cheng)了巨大(da)挑戰(zhan),而(er)且已逐漸成(cheng)為(wei)節鎳(nie)(nie)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)發展(zhan)的(de)(de)主流(liu)和(he)(he)(he)方(fang)向(xiang)。但(dan)是(shi)由于鉻(ge)鎳(nie)(nie)奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)優(you)良(liang)綜合性(xing)(xing)能的(de)(de)全(quan)面性(xing)(xing)和(he)(he)(he)適用范(fan)圍的(de)(de)廣(guang)泛性(xing)(xing),目前(qian)已有的(de)(de)各類節鎳(nie)(nie)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)雖有其性(xing)(xing)能的(de)(de)特點但(dan)也有其綜合性(xing)(xing)能的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)全(quan)面(局(ju)限)性(xing)(xing)。因此,它(ta)們僅能在其特性(xing)(xing)的(de)(de)適用范(fan)圍內代(dai)(dai)替部(bu)分(fen)鉻(ge)鎳(nie)(nie)奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),而(er)節鎳(nie)(nie)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)要(yao)全(quan)面,甚(shen)至全(quan)部(bu)代(dai)(dai)替鉻(ge)鎳(nie)(nie)奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)則是(shi)不(bu)(bu)(bu)(bu)可能的(de)(de)。
近來,由于向(xiang)鋼(gang)中(zhong)加入(ru)高氮(dan)量(liang)的(de)(de)工(gong)藝、技術(shu)、裝備的(de)(de)進(jin)(jin)步,國內外不(bu)僅在大力開發(fa)高氮(dan)高強(qiang)度(du)(du)和超高強(qiang)度(du)(du)的(de)(de)鉻錳(meng)(meng)奧氏體不(bu)銹鋼(gang),而且對不(bu)加錳(meng)(meng)僅借(jie)向(xiang)鋼(gang)中(zhong)加入(ru)氮(dan)而開發(fa)的(de)(de)無錳(meng)(meng)、低鎳(nie)、高氮(dan)和無錳(meng)(meng)、無鎳(nie)、高氮(dan)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)研究取得了令人注(zhu)目的(de)(de)進(jin)(jin)展,引起了國內外日益(yi)廣泛的(de)(de)關注(zhu)。

