雙相不銹鋼的發展與應用開始于20世紀30年代,法國在1935年獲得第一個專利。雙相不(bu)銹鋼已發展了三代,第一代雙相不銹鋼以美國40年代開發的329鋼為代表,含高鉻、鉬,耐局部腐蝕性能好,但含碳量較高(≤0.1%C),因此焊接時失去相的平衡,沿晶界析出碳化物導致耐腐蝕性及韌性下降,焊后必須經過熱處理,一般用于鑄鍛件,在應用和發展上受到限制。前蘇聯50年代發展了含穩定元素鈦的08X21H5T和08X21H6M2T鋼,德國也有1.4582,法國有Uranus50,英國有Ferralium255,日本在美國329鋼基礎上降碳,提出了329J1鋼種,這些鋼都可作為可焊接的結構件使用。
隨后(hou)至60年代(dai)(dai)中(zhong)期(qi)瑞典開發了(le)著名(ming)的3RE60鋼(gang),它是第一代(dai)(dai)雙相不銹鋼(gang)的代(dai)(dai)表鋼(gang)種,特點是超低碳,含鉻(ge)量為18%,焊(han)接及成型性能良好,廣(guang)泛(fan)代(dai)(dai)替AISI304L、316L用作(zuo)耐(nai)氯離子(zi)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)的材料(liao),該鋼(gang)的問題是在(zai)焊(han)接熱影響區易出現單相鐵素體組織,導致(zhi)耐(nai)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)及晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)性能下降。
70年代(dai)以來(lai),隨(sui)著二次精煉技術AOD和(he)VOD等(deng)(deng)方法的(de)(de)(de)(de)出(chu)現與(yu)普(pu)及(ji)以及(ji)連鑄(zhu)技術的(de)(de)(de)(de)發展,容(rong)易煉出(chu)超(chao)低(di)碳(C≤0.03%)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang),同時發現氮(dan)(dan)作為奧氏體形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)元(yuan)素對雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)有重要作用(yong):在焊(han)接接頭熱影響區快速冷卻時,氮(dan)(dan)促進了(le)高(gao)溫下形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)鐵素體逆轉(zhuan)變為足(zu)夠的(de)(de)(de)(de)二次奧氏體以維持必要的(de)(de)(de)(de)相平(ping)衡(heng),提(ti)高(gao)了(le)接頭的(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing);氮(dan)(dan)可以提(ti)高(gao)富氮(dan)(dan)奧氏體相的(de)(de)(de)(de)耐孔(kong)蝕(shi)(shi)能(neng)力(li),與(yu)富鉻(ge)、鉬的(de)(de)(de)(de)鐵素體相取得平(ping)衡(heng),提(ti)高(gao)了(le)材料整體的(de)(de)(de)(de)耐孔(kong)蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng);氮(dan)(dan)能(neng)減輕鉻(ge)、鎳等(deng)(deng)元(yuan)素在兩相中分布(bu)的(de)(de)(de)(de)差異(yi),降(jiang)低(di)選擇腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)傾向性(xing)。正是利用(yong)氮(dan)(dan)元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)獨特效(xiao)果,以及(ji)鋼(gang)(gang)中容(rong)易獲(huo)得超(chao)低(di)碳,改(gai)進了(le)第一代(dai)雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)缺(que)點,從而開創了(le)第二代(dai)新型的(de)(de)(de)(de)含(han)氮(dan)(dan)雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),開發了(le)新的(de)(de)(de)(de)應用(yong)領域。
第二代雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)不(bu)論是18Cr型,還是22Cr和(he)25Cr型大多數屬于超低碳型,并(bing)且含有(you)(you)鉬、銅(tong)或硅等(deng)提高(gao)耐蝕性(xing)(xing)的(de)元素(su)。針對酸(suan)性(xing)(xing)油井井管(guan)及管(guan)線用(yong)鋼(gang)(gang)要求,瑞(rui)典開(kai)發(fa)出了(le)SAF2205,此鋼(gang)(gang)種(zhong)已納(na)入美國(guo)的(de)ASTMA789和(he)A790標準。日本有(you)(you)近(jin)十個廠家都(dou)在生產雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)。應用(yong)范圍(wei)很寬,如應用(yong)于工業用(yong)水及海(hai)水熱交換器、尿素(su)高(gao)壓設備、硝酸(suan)設備等(deng)。法國(guo)有(you)(you)URANUS系列(lie),英國(guo)有(you)(you)ZERON鑄鋼(gang)(gang)系列(lie)。德國(guo)也(ye)有(you)(you)納(na)標的(de)系列(lie)牌(pai)號。
80年代(dai)(dai)后期發展的超級雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(Super DSS) 是(shi)屬于第三(san)代(dai)(dai)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang),牌號有(you)SAF2507, UR52N+, Zeron100等,這類(lei)鋼(gang)的特點是(shi)含(han)碳(tan)量(liang)低(C0.01%~0.02%),含(han)高鉬和高氮(dan)(Mo約(yue)4%,N約(yue)0.3%),鋼(gang)中鐵素體含(han)量(liang)40%~45%,此類(lei)鋼(gang)具(ju)有(you)優良的耐孔蝕(shi)性能,孔蝕(shi)抗力當量(liang)值(zhi) (PRE=Cr% +3.3Mo%+16N%)大于40。
在(zai)國外經過幾代雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)發展(zhan)(zhan)和完(wan)善,至(zhi)今(jin)已(yi)(yi)有(you)包括超級(ji)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)在(zai)內的(de)系列(lie)牌號。雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)己是一個成熟(shu)的(de),能與馬氏體、鐵素(su)體、奧氏體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)并列(lie)的(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)類(lei)。發展(zhan)(zhan)到今(jin)天(tian),國外的(de)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)無論從生產、加工制造(zao)及應用角度來看,技(ji)術(shu)上(shang)已(yi)(yi)然比較成熟(shu),作為一種(zhong)性能優良,又能節省投(tou)資的(de)工程材料(liao)在(zai)一些用途上(shang)取代了(le)普(pu)通的(de)奧氏體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang),應用領域十(shi)分廣泛。盡管世界雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)年產量不(bu)(bu)(bu)(bu)是很高,只占世界不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)產量的(de)1%,但隨著雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)局部腐蝕性能好和強度高的(de)優勢的(de)充分利用和展(zhan)(zhan)現,以及有(you)目(mu)共睹的(de)良好使用效果,使其每年以17%的(de)速率增(zeng)長著,至(zhi)2002年產量已(yi)(yi)達11萬噸以上(shang)。
所謂雙相不銹鋼是在其固淬組織中鐵素體相與奧氏體相各占一半,一般最少相的含量也許要達到30%。由于兩相組織的特點,通過正確控制化學成分和熱處理工藝,使DSS兼有在線亞洲日產一區二區:鐵素體不銹鋼和在線亞洲日產一區二區:奧氏體不銹鋼的優點。
與奧氏體不銹(xiu)鋼相比,雙相不銹(xiu)鋼的優勢如下:
1. 屈服(fu)強度比普通奧氏體(ti)不銹鋼(gang)高一倍多,且具有成型需要的(de)足夠的(de)塑韌(ren)性。采用(yong)(yong)雙相不銹鋼(gang)制造儲罐(guan)或壓力容(rong)器(qi)的(de)壁厚要比常用(yong)(yong)的(de)奧氏體(ti)減少30-50%,有利于降低成本。
2. 具有優(you)異的(de)耐應(ying)力腐(fu)蝕(shi)破裂的(de)能力,即使是含合(he)金(jin)量(liang)最(zui)低的(de)雙相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼也有比(bi)奧氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼更高(gao)的(de)耐應(ying)力腐(fu)蝕(shi)破裂的(de)能力,尤其在含筑離子的(de)環境中。應(ying)力腐(fu)蝕(shi)是普(pu)通類氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼難以解決的(de)突出問題。
3. 在許多介(jie)質中應用最普(pu)遍的(de)2205雙相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)耐(nai)腐蝕性(xing)優于普(pu)透(tou)的(de)316L類氏體(ti)不(bu)銹氛,而超級雙相(xiang)不(bu)銹鋼具(ju)有極高的(de)耐(nai)腐蝕性(xing),再一些介(jie)質中,如醋酸,甲酸等(deng)甚至(zhi)可(ke)以取(qu)代(dai)高合金(jin)奧氏體(ti)不(bu)銹鋼,乃至(zhi)耐(nai)蝕合金(jin)。
4. 具有良(liang)好(hao)的耐局部腐蝕性能(neng),與合金含量相當的奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼相比,它(ta)的甜磨(mo)損稿蝕和鼓勞腐蝕性能(neng)都優于奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼。
5. 比奧氏體不銹鋼(gang)的線膨脹系數低(di),和碳(tan)鋼(gang)接近,適合與(yu)碳(tan)鋼(gang)連接,具有(you)重(zhong)要(yao)的工程意(yi)義,如生產復(fu)合板或襯里(li)等。
6. 不論在動戴(dai)或靜載(zai)條件下,比奧(ao)氏體(ti)不每鋼(gang)具有(you)更高的能(neng)量吸收(shou)能(neng)力,這對結構(gou)件應付突(tu)發事(shi)故(gu)如沖撞,露炸(zha)等,雙相不銹(xiu)鋼(gang)優勢明顯,有(you)實際(ji)應用價值.
與奧氏(shi)體不銹鋼(gang)相比(bi),雙相不銹鋼(gang)的(de)弱(ruo)勢(shi)如下:
1. 應用的普遍性(xing)與多面性(xing)不如奧氏(shi)體不銹鋼,例如其使用濕度必須控制(zhi)在250攝氏(shi)度以下。
2. 其(qi)塑韌(ren)性較奧(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)低,冷(leng),熱加工工藝和成型性能不如奧(ao)氏(shi)體不銹氛。
3. 存(cun)在中溫脆(cui)性區,需要嚴(yan)格控(kong)制熱處(chu)理和焊接的工藝制度,以避(bi)免有害(hai)相的出(chu)現,損害(hai)性。
與(yu)鐵素體不銹鋼相(xiang)比,雙相(xiang)不銹鋼的優勢如下:
1. 綜合(he)力(li)學性能比鐵素(su)體不銹(xiu)鋼(gang)好,尤其是型韌性,不象鐵素(su)體不銹(xiu)鋼(gang)那樣對脆性敏感。
2. 除耐應力腐(fu)蝕性能外(wai),其他(ta)耐局部腐(fu)蝕性能都優于鐵素體不銹鋼。
3. 冷加工工藝(yi)性(xing)能和冷成型(xing)性(xing)能遠優于鐵素體不銹(xiu)鋼。
4. 焊(han)接性(xing)能也遠優于鐵(tie)素體不銹鋼,一般焊(han)前(qian)不需預(yu)熱,焊(han)后不需熱處(chu)理。
5. 應用(yong)范(fan)圍較鐵素體(ti)不(bu)銹解寬。
與鐵素體不銹(xiu)鋼相比,雙相不銹(xiu)鋼的弱勢如下:
合金(jin)元素含量高,價格相對高、一般(ban)鐵(tie)素體(ti)不(bu)含鎳(nie)。
綜(zong)上所述,可以概括地(di)看出雙相不銹鋼(gang)的(de)(de)使(shi)用性能和工(gong)藝性能的(de)(de)概貌,它以其優越(yue)的(de)(de)力(li)學與耐腐蝕綜(zong)合性能贏得(de)了使(shi)用者(zhe)的(de)(de)青味(wei),已成為既節(jie)省重量又節(jie)省投資的(de)(de)優良的(de)(de)耐蝕工(gong)程材料。

