α+γ鉻鎳雙相不銹鋼(以下簡稱雙相不(bu)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(lie)出(chu)了雙相(xiang)不銹鋼(gang)在不同時期大致年代(dai)的發展(zhan)概況和一些主要牌(pai)號(hao)。


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   1971年以前(qian),所(suo)開發的(de)(de)牌(pai)號(hao)屬于第一(yi)代(dai)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang),其中包括20世紀30年代(dai)的(de)(de)第一(yi)個雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)1Cr25Ni5Mo1.5(453S)。第一(yi)代(dai)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)含氮量處于電弧爐冶煉的(de)(de)常(chang)規(gui)水平。雖然第一(yi)代(dai)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)已(yi)將(jiang)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)性能特點充分顯示了出來,但由于鋼(gang)的(de)(de)耐點蝕當量PRE值較低,各牌(pai)號(hao)間的(de)(de)固溶(rong)態相(xiang)比例差別也較大,而且(qie)尚難(nan)以準確(que)控制,特別是(shi)焊后,熔合線和焊縫熱影(ying)響(xiang)區常(chang)常(chang)呈現的(de)(de)單相(xiang)鐵素(su)體組織,導致焊接接頭處雙相(xiang)鋼(gang)優良特性顯著下降(jiang),甚至完全喪失(shi),嚴重阻(zu)礙(ai)了雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)在焊接用途的(de)(de)應用和發展(zhan)。


   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(su)體不(bu)銹鋼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鋼(常以SD代表)。


   進入2000年以(yi)來,雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)發展呈現兩種趨勢。一(yi)方(fang)面進一(yi)步提高(gao)鋼(gang)(gang)(gang)中合金元素含(han)(han)量(liang)以(yi)獲得更高(gao)強度和(he)(he)更加(jia)優良的(de)(de)耐蝕性,如瑞典(dian)Sandvik公司新(xin)開(kai)(kai)發的(de)(de)SAF 2707和(he)(he)SAF 3207。PRE值(zhi)大于45%,稱特超級雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(常以(yi)HD表(biao)示)。另一(yi)方(fang)面轉向開(kai)(kai)發低鎳量(liang)且不(bu)含(han)(han)鉬(mu)或僅含(han)(han)少(shao)量(liang)鉬(mu)的(de)(de)經(jing)濟(ji)型(xing)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),以(yi)降低雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)成本和(he)(he)售價(jia),并(bing)顯著改善(shan)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)熱加(jia)工性和(he)(he)焊(han)接性,從而增加(jia)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)與其他類(lei)型(xing)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)競爭優勢。目前列入經(jing)濟(ji)型(xing)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)有20世紀(ji)80年代開(kai)(kai)發的(de)(de)SAF 2304(00Cr23Ni4N)和(he)(he)2000年以(yi)來問世的(de)(de)20%~21%Cr型(xing)的(de)(de)AN19D(00Cr20Mn5Ni2N)和(he)(he)LDX 2101(00Cr21Mn5Ni1.5N)、ATI 2102(00Cr21Mn2.5Ni1.5N),22%Cr型(xing)的(de)(de) ATI 2201 (00Cr22Ni1.5N)、UR 2202 (00Cr22Ni2N)、LDX 2404 (00Cr24Ni4Mn3Mo1.5N)以(yi)及含(han)(han)1.5%Mo的(de)(de)AL 2003(ATI 2003,00Cr21Ni3.5Mo1.5N)。在一(yi)些腐蝕環境(jing)中,含(han)(han)20%~22%Cr、含(han)(han)1.5%Ni的(de)(de)幾(ji)種牌號可(ke)代替(ti)304、304L;SAF 2304可(ke)代替(ti)304、304L,甚至(zhi)316和(he)(he)316L;含(han)(han)1.5%Mo的(de)(de)AL 2003則可(ke)代316、316L和(he)(he)SAF 2205。


   從第(di)二代和(he)第(di)三代以(yi)及(ji)第(di)四代雙相(xiang)不銹鋼的(de)問世和(he)發展過(guo)程中(zhong),可以(yi)觀(guan)察到用提高鋼中(zhong)鉻量(liang)并加氮(dan)相(xiang)結合(he)合(he)金(jin)化以(yi)節(jie)約鉻鎳奧氏體中(zhong)的(de)貴(gui)重元(yuan)素鎳、鉬的(de)思路。這種(zhong)思路充分利用了(le)鉻、氮(dan)的(de)特(te)性和(he)鋼中(zhong)鉻與氮(dan)共(gong)存的(de)優(you)勢。


   圖6.1(b)指(zhi)出(chu)(chu)了幾代(dai)雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)(de)演(yan)變(bian)過程(cheng)。圖6.1(b)中(zhong)指(zhi)出(chu)(chu):雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼中(zhong)的(de)(de)(de)Cr+Mo量應(ying)≥21%,以(yi)防止冷成型(xing)引(yin)發馬氏體相變(bian)而(er)(er)導(dao)致的(de)(de)(de)鋼的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)(包括耐(nai)蝕性(xing)(xing)、力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)等)的(de)(de)(de)下降;Cr+Mo量應(ying)≤35%,以(yi)防止鋼的(de)(de)(de)組(zu)織(zhi)熱(re)穩定性(xing)(xing)下降,金屬間相沉淀而(er)(er)引(yin)發的(de)(de)(de)塑(su)、韌性(xing)(xing),熱(re)加工性(xing)(xing)和焊(han)接性(xing)(xing)以(yi)及耐(nai)蝕性(xing)(xing)的(de)(de)(de)劣化;畫出(chu)(chu)了氮(dan)的(de)(de)(de)固溶(rong)度極限,提醒人(ren)們注意雖然氮(dan)是有益元(yuan)素,但鋼中(zhong)加入大量的(de)(de)(de)氮(dan),氮(dan)化物析出(chu)(chu)也是有害的(de)(de)(de),氮(dan)量若(ruo)超過溶(rong)解度極限,鋼在(zai)凝固過程(cheng)中(zhong),氮(dan)會溢出(chu)(chu)而(er)(er)造(zao)成廢品。


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  32304為00Cr23Ni4;31803和32205均(jun)為00Cr23Ni5Mo3N特超(chao)級雙(shuang)相(xiang)鋼3207HD, Cr+Mo量均(jun)已(yi)達36%,氮量上限已(yi)達0.6%






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