α+γ鉻鎳雙相不(bu)銹鋼(以下簡稱雙相不銹鋼)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列出了雙相不銹鋼在(zai)不同(tong)時期(qi)大致(zhi)年(nian)代的發展概況和一(yi)些主(zhu)要牌號。


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   1971年以(yi)前,所開(kai)發的(de)牌號(hao)屬于第一代(dai)(dai)(dai)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),其(qi)中包(bao)括20世紀30年代(dai)(dai)(dai)的(de)第一個雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)1Cr25Ni5Mo1.5(453S)。第一代(dai)(dai)(dai)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)含氮量處(chu)于電弧爐(lu)冶煉的(de)常規水平。雖(sui)然(ran)第一代(dai)(dai)(dai)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)已將雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)性能特點(dian)充分顯示了出來(lai),但(dan)由于鋼(gang)(gang)的(de)耐點(dian)蝕當量PRE值較低,各牌號(hao)間(jian)的(de)固溶態相(xiang)比例(li)差別也較大,而且(qie)尚難以(yi)準確控制,特別是焊(han)后,熔合(he)線和焊(han)縫(feng)熱影響區(qu)常常呈現的(de)單相(xiang)鐵(tie)素體組織,導(dao)致焊(han)接(jie)接(jie)頭處(chu)雙(shuang)(shuang)相(xiang)鋼(gang)(gang)優良特性顯著下降,甚至完全喪(sang)失,嚴重阻礙(ai)了雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在(zai)焊(han)接(jie)用(yong)途(tu)的(de)應用(yong)和發展。


   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體不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(chao)級雙相不銹鋼(常以SD代表)。


   進(jin)入2000年(nian)(nian)以(yi)(yi)來(lai),雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)發展呈現兩種(zhong)趨勢。一(yi)方面進(jin)一(yi)步提高(gao)鋼(gang)(gang)(gang)中合金元素含(han)(han)(han)量(liang)以(yi)(yi)獲得(de)更高(gao)強度和(he)更加(jia)優良的(de)(de)耐蝕性,如瑞典Sandvik公司(si)新開(kai)(kai)(kai)發的(de)(de)SAF 2707和(he)SAF 3207。PRE值大于(yu)45%,稱(cheng)特超級雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(常以(yi)(yi)HD表示)。另一(yi)方面轉向開(kai)(kai)(kai)發低鎳量(liang)且不(bu)(bu)(bu)含(han)(han)(han)鉬或僅含(han)(han)(han)少量(liang)鉬的(de)(de)經濟(ji)型雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),以(yi)(yi)降(jiang)低雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)成本和(he)售價,并顯著改善(shan)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)熱加(jia)工性和(he)焊接(jie)性,從而增加(jia)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)與其他類型不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)競爭優勢。目前列入經濟(ji)型雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)有20世紀(ji)80年(nian)(nian)代開(kai)(kai)(kai)發的(de)(de)SAF 2304(00Cr23Ni4N)和(he)2000年(nian)(nian)以(yi)(yi)來(lai)問世的(de)(de)20%~21%Cr型的(de)(de)AN19D(00Cr20Mn5Ni2N)和(he)LDX 2101(00Cr21Mn5Ni1.5N)、ATI 2102(00Cr21Mn2.5Ni1.5N),22%Cr型的(de)(de) ATI 2201 (00Cr22Ni1.5N)、UR 2202 (00Cr22Ni2N)、LDX 2404 (00Cr24Ni4Mn3Mo1.5N)以(yi)(yi)及含(han)(han)(han)1.5%Mo的(de)(de)AL 2003(ATI 2003,00Cr21Ni3.5Mo1.5N)。在(zai)一(yi)些腐(fu)蝕環境中,含(han)(han)(han)20%~22%Cr、含(han)(han)(han)1.5%Ni的(de)(de)幾種(zhong)牌號可(ke)(ke)代替304、304L;SAF 2304可(ke)(ke)代替304、304L,甚至(zhi)316和(he)316L;含(han)(han)(han)1.5%Mo的(de)(de)AL 2003則可(ke)(ke)代316、316L和(he)SAF 2205。


   從第二(er)代和(he)第三代以及第四代雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的問世和(he)發展過程中(zhong),可以觀察到用提高鋼(gang)中(zhong)鉻量并加(jia)氮相(xiang)結合合金化以節(jie)約鉻鎳奧氏(shi)體中(zhong)的貴重(zhong)元素鎳、鉬的思路。這種思路充分(fen)利用了鉻、氮的特性和(he)鋼(gang)中(zhong)鉻與氮共存的優勢。


   圖6.1(b)指(zhi)出(chu)(chu)了幾代雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼的(de)演變過(guo)程。圖6.1(b)中指(zhi)出(chu)(chu):雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼中的(de)Cr+Mo量(liang)應≥21%,以(yi)(yi)防止(zhi)冷成型(xing)引發馬氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)變而(er)導(dao)致的(de)鋼的(de)性(xing)能(neng)(neng)(包括耐蝕(shi)性(xing)、力學性(xing)能(neng)(neng)等)的(de)下(xia)降(jiang)(jiang);Cr+Mo量(liang)應≤35%,以(yi)(yi)防止(zhi)鋼的(de)組織熱(re)穩(wen)定性(xing)下(xia)降(jiang)(jiang),金屬間相(xiang)(xiang)(xiang)沉淀而(er)引發的(de)塑、韌性(xing),熱(re)加工(gong)性(xing)和焊接性(xing)以(yi)(yi)及(ji)耐蝕(shi)性(xing)的(de)劣(lie)化(hua);畫出(chu)(chu)了氮的(de)固(gu)溶度(du)極限,提醒(xing)人們注意雖(sui)然氮是有益(yi)元(yuan)素,但(dan)鋼中加入大量(liang)的(de)氮,氮化(hua)物析(xi)出(chu)(chu)也是有害的(de),氮量(liang)若超過(guo)溶解(jie)度(du)極限,鋼在凝固(gu)過(guo)程中,氮會(hui)溢出(chu)(chu)而(er)造成廢品。


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  32304為(wei)(wei)00Cr23Ni4;31803和(he)32205均(jun)為(wei)(wei)00Cr23Ni5Mo3N特超級(ji)雙相鋼3207HD, Cr+Mo量均(jun)已達36%,氮量上限已達0.6%






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