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)和氮均為(wei)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)形成(cheng)元(yuan)素,特別是氮,其(qi)在鋼中(zhong)(zhong)形成(cheng)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)能力約為(wei)鎳(nie)的(de)(de)30倍。錳(meng)形成(cheng)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)能力雖然(ran)較弱,僅為(wei)鎳(nie)的(de)(de)二分之一,但錳(meng)穩定(ding)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)能力很強,而且還能顯著提高(gao)氮在鋼中(zhong)(zhong)的(de)(de)溶解度,從而可(ke)提高(gao)氮向鋼中(zhong)(zhong)的(de)(de)加入量,所以為(wei)獲得(de)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)組織,以錳(meng)、氮相結合代鎳(nie)曾是最佳(jia)匹配,成(cheng)為(wei)早期(qi)既(ji)能獲得(de)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)組織又(you)能節(jie)約鉻鎳(nie)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼中(zhong)(zhong)鎳(nie)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、氮代鎳的鉻錳奧氏體不銹鋼的研究,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)是(shi)經過(guo)近半(ban)個(ge)世(shi)紀的(de)(de)進一(yi)(yi)步研究和實踐表(biao)明,錳(meng)、氮(dan)復合雖然(ran)可(ke)以(yi)(yi)從(cong)組(zu)織(形成(cheng)奧氏(shi)(shi)體)中(zhong)代(dai)鎳(nie),但(dan)(dan)并(bing)不(bu)能(neng)從(cong)耐(nai)(nai)蝕性等(deng)性能(neng)上(shang)完全代(dai)鎳(nie),加之錳(meng)對(dui)(dui)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)耐(nai)(nai)蝕性的(de)(de)有(you)害(hai)作用。因此一(yi)(yi)般認為(wei),已有(you)的(de)(de)以(yi)(yi)錳(meng)、氮(dan)代(dai)鎳(nie)的(de)(de)一(yi)(yi)些鉻錳(meng)奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)牌(pai)號(例如AISI 200系鋼(gang)(gang)(gang))與其所希望代(dai)替的(de)(de)鉻鎳(nie)奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)[例如18-8(304)等(deng)]相(xiang)比(bi),雖然(ran)它們均為(wei)具有(you)面心立方結(jie)構的(de)(de)奧氏(shi)(shi)體組(zu)織,但(dan)(dan)在性能(neng)上(shang)二者卻有(you)很大的(de)(de)不(bu)同(tong),前(qian)者是(shi)一(yi)(yi)類(lei)雖然(ran)強度高,但(dan)(dan)耐(nai)(nai)蝕性、成(cheng)型性和焊后(hou)性能(neng)等(deng)均相(xiang)對(dui)(dui)較(jiao)低的(de)(de)一(yi)(yi)類(lei)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)。
自1970年起,以VOD、AOD爐外(wai)精煉等為(wei)代(dai)表(biao)的(de)(de)(de)(de)(de)現(xian)代(dai)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)冶金、加(jia)工技術的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)和(he)廣(guang)泛應用(yong),無鎳(nie)、低鎳(nie)的(de)(de)(de)(de)(de)現(xian)代(dai)鐵素體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)少鎳(nie)、低鎳(nie)(1%~4% Ni)的(de)(de)(de)(de)(de)現(xian)代(dai)雙相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)迅速(su)發(fa)展(zhan)對AISI 200系不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)和(he)應用(yong)形成了巨大挑(tiao)戰,而(er)且已(yi)逐漸成為(wei)節鎳(nie)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)發(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)主流(liu)和(he)方向。但是(shi)由于鉻(ge)鎳(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)優良綜合性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)全面性(xing)(xing)和(he)適用(yong)范圍的(de)(de)(de)(de)(de)廣(guang)泛性(xing)(xing),目前已(yi)有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)各類(lei)節鎳(nie)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)雖(sui)有(you)其(qi)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)特點(dian)但也(ye)有(you)其(qi)綜合性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)全面(局限)性(xing)(xing)。因此,它們僅(jin)能(neng)在其(qi)特性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)適用(yong)范圍內代(dai)替(ti)(ti)部(bu)(bu)分鉻(ge)鎳(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang),而(er)節鎳(nie)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)要(yao)全面,甚(shen)至全部(bu)(bu)代(dai)替(ti)(ti)鉻(ge)鎳(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)則是(shi)不(bu)可能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)。
近來,由于向(xiang)鋼(gang)中加入高(gao)氮(dan)(dan)量(liang)的(de)工藝、技術、裝備的(de)進步,國內外(wai)不(bu)(bu)僅(jin)在大力開(kai)發(fa)高(gao)氮(dan)(dan)高(gao)強度和超高(gao)強度的(de)鉻錳(meng)奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang),而且對(dui)不(bu)(bu)加錳(meng)僅(jin)借(jie)向(xiang)鋼(gang)中加入氮(dan)(dan)而開(kai)發(fa)的(de)無(wu)錳(meng)、低鎳(nie)、高(gao)氮(dan)(dan)和無(wu)錳(meng)、無(wu)鎳(nie)、高(gao)氮(dan)(dan)奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)研究取得了令人注目的(de)進展(zhan),引起了國內外(wai)日益廣泛的(de)關注。

