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)均為(wei)(wei)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)形(xing)(xing)成元素(su),特別是(shi)氮(dan),其(qi)在(zai)鋼中(zhong)形(xing)(xing)成奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)能(neng)力(li)(li)(li)約(yue)為(wei)(wei)鎳(nie)的(de)(de)(de)30倍(bei)。錳(meng)形(xing)(xing)成奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)能(neng)力(li)(li)(li)雖(sui)然較弱,僅(jin)為(wei)(wei)鎳(nie)的(de)(de)(de)二分之(zhi)一,但錳(meng)穩定(ding)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)能(neng)力(li)(li)(li)很強,而(er)且還能(neng)顯著提高(gao)氮(dan)在(zai)鋼中(zhong)的(de)(de)(de)溶解度,從而(er)可提高(gao)氮(dan)向(xiang)鋼中(zhong)的(de)(de)(de)加入量,所(suo)以為(wei)(wei)獲(huo)得奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)組(zu)織,以錳(meng)、氮(dan)相結合代(dai)鎳(nie)曾是(shi)最(zui)佳匹(pi)配,成為(wei)(wei)早期既(ji)能(neng)獲(huo)得奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)組(zu)織又能(neng)節(jie)約(yue)鉻鎳(nie)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼中(zhong)鎳(nie)的(de)(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)是經過近半個世紀的進一(yi)(yi)步研究和(he)實(shi)踐表明,錳(meng)、氮復(fu)合雖(sui)然(ran)可以(yi)從組織(形(xing)成(cheng)奧氏體(ti)(ti))中代鎳(nie)(nie),但(dan)并不能從耐(nai)蝕性(xing)等(deng)性(xing)能上(shang)完全代鎳(nie)(nie),加之錳(meng)對不銹(xiu)鋼耐(nai)蝕性(xing)的有(you)害作用。因此(ci)一(yi)(yi)般認為,已(yi)有(you)的以(yi)錳(meng)、氮代鎳(nie)(nie)的一(yi)(yi)些鉻錳(meng)奧氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼牌號(例如AISI 200系(xi)鋼)與其所希望代替(ti)的鉻鎳(nie)(nie)奧氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼[例如18-8(304)等(deng)]相比,雖(sui)然(ran)它們(men)均(jun)為具(ju)有(you)面心立方(fang)結構的奧氏體(ti)(ti)組織,但(dan)在性(xing)能上(shang)二者(zhe)卻有(you)很大的不同(tong),前者(zhe)是一(yi)(yi)類(lei)雖(sui)然(ran)強度高,但(dan)耐(nai)蝕性(xing)、成(cheng)型性(xing)和(he)焊后(hou)性(xing)能等(deng)均(jun)相對較低(di)的一(yi)(yi)類(lei)不銹(xiu)鋼。
自1970年(nian)起,以VOD、AOD爐(lu)外精煉等為(wei)代(dai)表的(de)(de)現(xian)代(dai)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)冶金、加工(gong)技術的(de)(de)發展(zhan)和(he)廣泛應(ying)用,無鎳(nie)、低鎳(nie)的(de)(de)現(xian)代(dai)鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)少(shao)鎳(nie)、低鎳(nie)(1%~4% Ni)的(de)(de)現(xian)代(dai)雙相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)迅速發展(zhan)對AISI 200系不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)生產和(he)應(ying)用形成了巨大挑(tiao)戰,而且已逐漸成為(wei)節鎳(nie)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)發展(zhan)的(de)(de)主流(liu)和(he)方向。但是由于鉻鎳(nie)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)優良(liang)綜合性能的(de)(de)全面(mian)(mian)性和(he)適(shi)用范圍的(de)(de)廣泛性,目(mu)前已有(you)的(de)(de)各(ge)類節鎳(nie)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)雖有(you)其(qi)(qi)性能的(de)(de)特(te)點但也有(you)其(qi)(qi)綜合性能的(de)(de)不(bu)全面(mian)(mian)(局(ju)限(xian))性。因此,它們僅能在其(qi)(qi)特(te)性的(de)(de)適(shi)用范圍內(nei)代(dai)替部分鉻鎳(nie)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang),而節鎳(nie)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)要全面(mian)(mian),甚至全部代(dai)替鉻鎳(nie)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)則是不(bu)可能的(de)(de)。
近來,由于(yu)向鋼(gang)中加(jia)入高(gao)氮(dan)量的(de)工(gong)藝、技術、裝備的(de)進(jin)步,國內(nei)外不(bu)僅在大力開發高(gao)氮(dan)高(gao)強度(du)和超高(gao)強度(du)的(de)鉻錳奧氏體不(bu)銹鋼(gang),而(er)(er)且對不(bu)加(jia)錳僅借(jie)向鋼(gang)中加(jia)入氮(dan)而(er)(er)開發的(de)無(wu)(wu)錳、低(di)鎳、高(gao)氮(dan)和無(wu)(wu)錳、無(wu)(wu)鎳、高(gao)氮(dan)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)的(de)研究取得了(le)令(ling)人注目的(de)進(jin)展,引(yin)起了(le)國內(nei)外日(ri)益(yi)廣泛的(de)關注。

