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(biao)6.1列出了雙相不銹鋼在不同(tong)時期大致(zhi)年代的發展概(gai)況(kuang)和一(yi)些主要牌號。


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   1971年以(yi)前,所開發(fa)的(de)牌(pai)號(hao)屬(shu)于(yu)第一(yi)代雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)(gang),其中包括20世紀(ji)30年代的(de)第一(yi)個雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)(gang)1Cr25Ni5Mo1.5(453S)。第一(yi)代雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)含氮量處于(yu)電弧(hu)爐冶煉(lian)的(de)常(chang)規(gui)水平。雖然第一(yi)代雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)(gang)已將雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)性能特點(dian)充分顯示了(le)出來,但由于(yu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)耐點(dian)蝕(shi)當(dang)量PRE值較低,各牌(pai)號(hao)間的(de)固溶態相(xiang)(xiang)比例差別也較大,而且尚(shang)難以(yi)準確控制(zhi),特別是焊后(hou),熔合(he)線和(he)焊縫熱影響區常(chang)常(chang)呈(cheng)現的(de)單相(xiang)(xiang)鐵素體組織,導致(zhi)焊接接頭處雙(shuang)相(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)優良(liang)特性顯著下降,甚至(zhi)完全喪失,嚴重阻礙(ai)了(le)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)(gang)(gang)在焊接用途(tu)的(de)應用和(he)發(fa)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,目前又稱之為超級(ji)雙相不(bu)銹鋼(常以SD代表)。


   進(jin)入2000年(nian)以來,雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)呈現兩種趨勢。一方面(mian)進(jin)一步提高鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中合(he)金元素(su)含(han)(han)(han)量以獲得更高強度和(he)(he)(he)更加(jia)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐蝕性,如(ru)瑞典Sandvik公司新開(kai)發(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)SAF 2707和(he)(he)(he)SAF 3207。PRE值大于45%,稱特(te)超級雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(常以HD表示)。另一方面(mian)轉向開(kai)發(fa)低鎳量且不(bu)(bu)(bu)(bu)含(han)(han)(han)鉬或僅含(han)(han)(han)少量鉬的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)經濟型(xing)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),以降低雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成本和(he)(he)(he)售(shou)價,并顯著改(gai)善雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱加(jia)工(gong)性和(he)(he)(he)焊接(jie)性,從而(er)增加(jia)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)與其他類型(xing)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)競爭優(you)勢。目前列入經濟型(xing)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有20世紀80年(nian)代(dai)(dai)開(kai)發(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)SAF 2304(00Cr23Ni4N)和(he)(he)(he)2000年(nian)以來問世的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)20%~21%Cr型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)AN19D(00Cr20Mn5Ni2N)和(he)(he)(he)LDX 2101(00Cr21Mn5Ni1.5N)、ATI 2102(00Cr21Mn2.5Ni1.5N),22%Cr型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de) ATI 2201 (00Cr22Ni1.5N)、UR 2202 (00Cr22Ni2N)、LDX 2404 (00Cr24Ni4Mn3Mo1.5N)以及含(han)(han)(han)1.5%Mo的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)AL 2003(ATI 2003,00Cr21Ni3.5Mo1.5N)。在一些腐蝕環境中,含(han)(han)(han)20%~22%Cr、含(han)(han)(han)1.5%Ni的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾種牌(pai)號可代(dai)(dai)替(ti)304、304L;SAF 2304可代(dai)(dai)替(ti)304、304L,甚至(zhi)316和(he)(he)(he)316L;含(han)(han)(han)1.5%Mo的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)AL 2003則可代(dai)(dai)316、316L和(he)(he)(he)SAF 2205。


   從第二(er)代和第三代以及第四(si)代雙相不銹鋼(gang)(gang)的(de)問(wen)世(shi)和發展過程中(zhong),可(ke)以觀察到用提高鋼(gang)(gang)中(zhong)鉻量并加(jia)氮(dan)相結合合金化(hua)以節約鉻鎳(nie)(nie)奧氏(shi)體(ti)中(zhong)的(de)貴重元素鎳(nie)(nie)、鉬的(de)思路。這種(zhong)思路充分利用了鉻、氮(dan)的(de)特性和鋼(gang)(gang)中(zhong)鉻與氮(dan)共存的(de)優勢。


   圖6.1(b)指出(chu)了幾代雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)的演變過(guo)(guo)程。圖6.1(b)中(zhong)指出(chu):雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)中(zhong)的Cr+Mo量(liang)應(ying)≥21%,以防止冷(leng)成(cheng)型引發馬氏體相(xiang)(xiang)(xiang)變而(er)導致的鋼(gang)的性(xing)能(包括(kuo)耐蝕性(xing)、力學性(xing)能等)的下降;Cr+Mo量(liang)應(ying)≤35%,以防止鋼(gang)的組織熱穩(wen)定性(xing)下降,金屬間相(xiang)(xiang)(xiang)沉(chen)淀而(er)引發的塑、韌性(xing),熱加工(gong)性(xing)和焊接(jie)性(xing)以及耐蝕性(xing)的劣化(hua);畫出(chu)了氮的固溶(rong)度(du)極(ji)限(xian),提醒人們注意雖然氮是(shi)(shi)有益元(yuan)素,但鋼(gang)中(zhong)加入大量(liang)的氮,氮化(hua)物析出(chu)也是(shi)(shi)有害(hai)的,氮量(liang)若超過(guo)(guo)溶(rong)解度(du)極(ji)限(xian),鋼(gang)在凝固過(guo)(guo)程中(zhong),氮會溢出(chu)而(er)造成(cheng)廢品。


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  32304為00Cr23Ni4;31803和32205均(jun)為00Cr23Ni5Mo3N特超級雙(shuang)相鋼3207HD, Cr+Mo量(liang)均(jun)已達36%,氮(dan)量(liang)上限已達0.6%






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