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(biao)6.1列出了雙(shuang)相不銹(xiu)鋼在(zai)不同時期大致年(nian)代的發展概況和一些主要(yao)牌(pai)號(hao)。


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   1971年以前,所開發的(de)牌號(hao)屬于第一代(dai)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang),其中(zhong)包括20世紀(ji)30年代(dai)的(de)第一個(ge)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)1Cr25Ni5Mo1.5(453S)。第一代(dai)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)含氮量(liang)處(chu)于電弧爐冶(ye)煉的(de)常(chang)(chang)規水平。雖(sui)然(ran)第一代(dai)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)已將雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)性能特點充(chong)分顯示了(le)出來,但由于鋼(gang)(gang)的(de)耐點蝕當量(liang)PRE值(zhi)較低,各牌號(hao)間的(de)固溶(rong)態相(xiang)(xiang)比例(li)差別也較大,而(er)且尚難以準確(que)控制,特別是焊(han)后,熔(rong)合線(xian)和焊(han)縫熱影(ying)響區常(chang)(chang)常(chang)(chang)呈現的(de)單(dan)相(xiang)(xiang)鐵素體組織,導致焊(han)接接頭(tou)處(chu)雙(shuang)相(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)優良(liang)特性顯著下降,甚(shen)至完全喪失,嚴重阻礙了(le)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)在焊(han)接用(yong)途(tu)的(de)應(ying)用(yong)和發展。


   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,目前又稱之為超級雙相不銹(xiu)鋼(gang)(常以SD代表)。


   進入2000年以來(lai),雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)發展呈(cheng)現兩種趨勢。一方面進一步提高鋼(gang)中合金元素(su)含(han)量以獲得更高強度和(he)更加優(you)良的(de)耐蝕(shi)性,如瑞典Sandvik公司新開(kai)發的(de)SAF 2707和(he)SAF 3207。PRE值大于45%,稱特超級雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(常以HD表示)。另一方面轉(zhuan)向開(kai)發低(di)鎳量且(qie)不含(han)鉬或僅含(han)少(shao)量鉬的(de)經濟型雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang),以降低(di)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)成(cheng)本和(he)售價(jia),并(bing)顯著改善雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)熱加工(gong)性和(he)焊接性,從(cong)而增加雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)與(yu)其他類型不銹(xiu)鋼(gang)的(de)競(jing)爭(zheng)優(you)勢。目前列入經濟型雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)有20世(shi)紀80年代開(kai)發的(de)SAF 2304(00Cr23Ni4N)和(he)2000年以來(lai)問世(shi)的(de)20%~21%Cr型的(de)AN19D(00Cr20Mn5Ni2N)和(he)LDX 2101(00Cr21Mn5Ni1.5N)、ATI 2102(00Cr21Mn2.5Ni1.5N),22%Cr型的(de) ATI 2201 (00Cr22Ni1.5N)、UR 2202 (00Cr22Ni2N)、LDX 2404 (00Cr24Ni4Mn3Mo1.5N)以及(ji)含(han)1.5%Mo的(de)AL 2003(ATI 2003,00Cr21Ni3.5Mo1.5N)。在一些腐蝕(shi)環境中,含(han)20%~22%Cr、含(han)1.5%Ni的(de)幾種牌號可代替304、304L;SAF 2304可代替304、304L,甚至316和(he)316L;含(han)1.5%Mo的(de)AL 2003則(ze)可代316、316L和(he)SAF 2205。


   從(cong)第(di)二(er)代(dai)和(he)第(di)三代(dai)以(yi)及第(di)四代(dai)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)問世和(he)發展過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong),可以(yi)觀察到用提高(gao)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)鉻(ge)量并加氮(dan)相(xiang)結合合金化以(yi)節(jie)約鉻(ge)鎳(nie)奧(ao)氏(shi)體中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)貴重(zhong)元(yuan)素鎳(nie)、鉬的(de)(de)思(si)路(lu)。這種思(si)路(lu)充分利(li)用了(le)鉻(ge)、氮(dan)的(de)(de)特性和(he)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)鉻(ge)與氮(dan)共存的(de)(de)優勢。


   圖6.1(b)指(zhi)出(chu)(chu)(chu)了幾代雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)演(yan)變(bian)過(guo)(guo)程。圖6.1(b)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)指(zhi)出(chu)(chu)(chu):雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)Cr+Mo量應≥21%,以(yi)防止(zhi)冷(leng)成型引發馬(ma)氏(shi)體相(xiang)變(bian)而導致的(de)(de)(de)鋼(gang)的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)(包括耐蝕(shi)性(xing)、力學性(xing)能(neng)等)的(de)(de)(de)下(xia)降(jiang)(jiang);Cr+Mo量應≤35%,以(yi)防止(zhi)鋼(gang)的(de)(de)(de)組(zu)織熱(re)(re)穩定性(xing)下(xia)降(jiang)(jiang),金屬(shu)間(jian)相(xiang)沉淀(dian)而引發的(de)(de)(de)塑、韌(ren)性(xing),熱(re)(re)加(jia)工(gong)性(xing)和焊接(jie)性(xing)以(yi)及耐蝕(shi)性(xing)的(de)(de)(de)劣(lie)化;畫出(chu)(chu)(chu)了氮(dan)的(de)(de)(de)固溶度極(ji)限(xian),提(ti)醒人們注(zhu)意雖然氮(dan)是有(you)益元素,但鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)加(jia)入大量的(de)(de)(de)氮(dan),氮(dan)化物析出(chu)(chu)(chu)也是有(you)害的(de)(de)(de),氮(dan)量若超過(guo)(guo)溶解(jie)度極(ji)限(xian),鋼(gang)在凝固過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),氮(dan)會溢出(chu)(chu)(chu)而造成廢品。


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  32304為00Cr23Ni4;31803和32205均為00Cr23Ni5Mo3N特(te)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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