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)(dan)均(jun)為(wei)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)形(xing)成(cheng)元素(su),特(te)別(bie)是氮(dan)(dan),其在鋼中(zhong)(zhong)形(xing)成(cheng)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)能(neng)力約(yue)為(wei)鎳的(de)30倍。錳(meng)形(xing)成(cheng)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)能(neng)力雖然較弱,僅(jin)為(wei)鎳的(de)二分(fen)之一,但錳(meng)穩定(ding)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)能(neng)力很強,而(er)且還能(neng)顯著提(ti)高氮(dan)(dan)在鋼中(zhong)(zhong)的(de)溶(rong)解度,從(cong)而(er)可提(ti)高氮(dan)(dan)向鋼中(zhong)(zhong)的(de)加(jia)入量,所以為(wei)獲得奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)組(zu)織(zhi),以錳(meng)、氮(dan)(dan)相結合(he)代(dai)鎳曾是最佳匹配(pei),成(cheng)為(wei)早(zao)期(qi)既能(neng)獲得奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)又能(neng)節(jie)約(yue)鉻(ge)鎳奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼中(zhong)(zhong)鎳的(de)主要合(he)金化(hua)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(shi)體不(bu)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)經過近半個世紀的(de)(de)進一(yi)步研究(jiu)和實踐(jian)表明,錳、氮(dan)復合雖(sui)然(ran)可以從組(zu)織(zhi)(形(xing)成(cheng)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti))中代鎳,但(dan)并不(bu)(bu)(bu)能從耐(nai)蝕性(xing)(xing)等性(xing)(xing)能上完(wan)全代鎳,加之錳對(dui)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)耐(nai)蝕性(xing)(xing)的(de)(de)有(you)害(hai)作用。因此(ci)一(yi)般認為(wei),已有(you)的(de)(de)以錳、氮(dan)代鎳的(de)(de)一(yi)些鉻錳奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)牌(pai)號(hao)(例如(ru)AISI 200系鋼(gang)(gang))與(yu)其(qi)所希望代替的(de)(de)鉻鎳奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)[例如(ru)18-8(304)等]相比,雖(sui)然(ran)它們均(jun)(jun)為(wei)具有(you)面心立方(fang)結構的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)組(zu)織(zhi),但(dan)在性(xing)(xing)能上二者卻有(you)很大的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)同,前者是(shi)一(yi)類(lei)雖(sui)然(ran)強(qiang)度高,但(dan)耐(nai)蝕性(xing)(xing)、成(cheng)型(xing)性(xing)(xing)和焊后性(xing)(xing)能等均(jun)(jun)相對(dui)較低的(de)(de)一(yi)類(lei)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。
自1970年(nian)起,以VOD、AOD爐外精煉(lian)等為代(dai)表的(de)(de)(de)(de)現代(dai)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)冶(ye)金(jin)、加工技術的(de)(de)(de)(de)發展(zhan)和(he)廣泛應用(yong),無鎳(nie)(nie)(nie)、低(di)鎳(nie)(nie)(nie)的(de)(de)(de)(de)現代(dai)鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)少鎳(nie)(nie)(nie)、低(di)鎳(nie)(nie)(nie)(1%~4% Ni)的(de)(de)(de)(de)現代(dai)雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)迅速發展(zhan)對AISI 200系不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)生產和(he)應用(yong)形成了巨大挑戰,而(er)且(qie)已逐(zhu)漸成為節(jie)鎳(nie)(nie)(nie)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)發展(zhan)的(de)(de)(de)(de)主流和(he)方向。但(dan)是(shi)由于鉻鎳(nie)(nie)(nie)奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)優良(liang)綜(zong)合性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)全(quan)(quan)面(mian)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)適用(yong)范圍的(de)(de)(de)(de)廣泛性(xing)(xing)(xing)(xing),目(mu)前已有(you)的(de)(de)(de)(de)各類節(jie)鎳(nie)(nie)(nie)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)雖有(you)其性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)特點但(dan)也有(you)其綜(zong)合性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)全(quan)(quan)面(mian)(局限)性(xing)(xing)(xing)(xing)。因此,它們(men)僅(jin)能(neng)(neng)在(zai)其特性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)適用(yong)范圍內代(dai)替部(bu)分鉻鎳(nie)(nie)(nie)奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang),而(er)節(jie)鎳(nie)(nie)(nie)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)要全(quan)(quan)面(mian),甚至(zhi)全(quan)(quan)部(bu)代(dai)替鉻鎳(nie)(nie)(nie)奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)則是(shi)不(bu)(bu)可能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)。
近來,由于(yu)向(xiang)鋼(gang)中加(jia)入高氮量的(de)(de)工藝(yi)、技術、裝(zhuang)備(bei)的(de)(de)進步,國內外不僅(jin)在大力開發高氮高強度和超高強度的(de)(de)鉻錳奧氏體不銹(xiu)鋼(gang),而(er)(er)且對不加(jia)錳僅(jin)借向(xiang)鋼(gang)中加(jia)入氮而(er)(er)開發的(de)(de)無錳、低鎳、高氮和無錳、無鎳、高氮奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)研究(jiu)取得了令人注(zhu)目(mu)的(de)(de)進展,引(yin)起(qi)了國內外日益(yi)廣泛(fan)的(de)(de)關注(zhu)。

