據統計,世界鎳產量中每年約有60%用于生產不銹鋼(gang)。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)(shi)體(ti)形成(cheng)(cheng)元素,特別是氮(dan),其在鋼中形成(cheng)(cheng)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)力約(yue)為(wei)鎳的(de)(de)30倍。錳(meng)形成(cheng)(cheng)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)力雖然較弱,僅為(wei)鎳的(de)(de)二(er)分之一,但錳(meng)穩定奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)力很強,而且還能(neng)(neng)(neng)顯(xian)著(zhu)提高氮(dan)在鋼中的(de)(de)溶(rong)解度,從而可提高氮(dan)向鋼中的(de)(de)加入量,所(suo)以為(wei)獲得奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)組(zu)織,以錳(meng)、氮(dan)相結(jie)合代(dai)鎳曾是最佳匹(pi)配(pei),成(cheng)(cheng)為(wei)早期既能(neng)(neng)(neng)獲得奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)組(zu)織又能(neng)(neng)(neng)節約(yue)鉻(ge)鎳奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鋼中鎳的(de)(de)主要合金化措施(shi)。
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(ao)氏體(ti)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)(dan)(dan)是經過近半(ban)個世紀(ji)的(de)(de)進一(yi)步研究和(he)實踐表明,錳(meng)、氮復合雖(sui)然可以從組(zu)織(zhi)(形成(cheng)奧氏體(ti)(ti))中代(dai)(dai)鎳(nie),但(dan)(dan)(dan)并(bing)不(bu)能從耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)等(deng)性(xing)(xing)(xing)能上完(wan)全(quan)代(dai)(dai)鎳(nie),加之錳(meng)對不(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)有(you)害(hai)作用。因此一(yi)般認為,已(yi)有(you)的(de)(de)以錳(meng)、氮代(dai)(dai)鎳(nie)的(de)(de)一(yi)些鉻錳(meng)奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)牌號(hao)(例如AISI 200系鋼(gang))與其所希望代(dai)(dai)替的(de)(de)鉻鎳(nie)奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)[例如18-8(304)等(deng)]相比,雖(sui)然它們均(jun)為具有(you)面心立方結構的(de)(de)奧氏體(ti)(ti)組(zu)織(zhi),但(dan)(dan)(dan)在性(xing)(xing)(xing)能上二者卻有(you)很大的(de)(de)不(bu)同,前者是一(yi)類雖(sui)然強度高(gao),但(dan)(dan)(dan)耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)、成(cheng)型(xing)性(xing)(xing)(xing)和(he)焊后性(xing)(xing)(xing)能等(deng)均(jun)相對較(jiao)低(di)的(de)(de)一(yi)類不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。
自(zi)1970年起,以(yi)VOD、AOD爐外精煉等(deng)為(wei)代(dai)(dai)(dai)表的(de)(de)現(xian)(xian)代(dai)(dai)(dai)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)冶金、加(jia)工技術的(de)(de)發展(zhan)和廣泛(fan)應用,無鎳(nie)(nie)(nie)(nie)、低(di)(di)鎳(nie)(nie)(nie)(nie)的(de)(de)現(xian)(xian)代(dai)(dai)(dai)鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)和少鎳(nie)(nie)(nie)(nie)、低(di)(di)鎳(nie)(nie)(nie)(nie)(1%~4% Ni)的(de)(de)現(xian)(xian)代(dai)(dai)(dai)雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)迅(xun)速(su)發展(zhan)對AISI 200系不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)生產和應用形成(cheng)了巨大挑(tiao)戰,而且已逐(zhu)漸成(cheng)為(wei)節鎳(nie)(nie)(nie)(nie)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)發展(zhan)的(de)(de)主流和方向(xiang)。但是(shi)由(you)于鉻(ge)鎳(nie)(nie)(nie)(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)優良綜合(he)性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)全(quan)面(mian)性(xing)(xing)(xing)和適(shi)用范(fan)圍的(de)(de)廣泛(fan)性(xing)(xing)(xing),目前已有的(de)(de)各類節鎳(nie)(nie)(nie)(nie)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)雖有其(qi)(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)特點但也有其(qi)(qi)綜合(he)性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)不(bu)(bu)全(quan)面(mian)(局限)性(xing)(xing)(xing)。因此,它(ta)們僅能(neng)在其(qi)(qi)特性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)適(shi)用范(fan)圍內代(dai)(dai)(dai)替(ti)部(bu)分鉻(ge)鎳(nie)(nie)(nie)(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang),而節鎳(nie)(nie)(nie)(nie)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)要全(quan)面(mian),甚至全(quan)部(bu)代(dai)(dai)(dai)替(ti)鉻(ge)鎳(nie)(nie)(nie)(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)則是(shi)不(bu)(bu)可(ke)能(neng)的(de)(de)。
近(jin)來,由于向(xiang)鋼中加入高(gao)(gao)氮量(liang)的工藝、技術、裝備(bei)的進步,國內外不(bu)僅(jin)在大力開發(fa)高(gao)(gao)氮高(gao)(gao)強度(du)和超高(gao)(gao)強度(du)的鉻錳奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼,而且對(dui)不(bu)加錳僅(jin)借(jie)向(xiang)鋼中加入氮而開發(fa)的無(wu)(wu)錳、低鎳(nie)、高(gao)(gao)氮和無(wu)(wu)錳、無(wu)(wu)鎳(nie)、高(gao)(gao)氮奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼的研究取得了(le)令人注目的進展,引起了(le)國內外日(ri)益(yi)廣泛(fan)的關注。

