α+γ鉻鎳雙相不銹鋼(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(bu)銹鋼(gang)在不(bu)同時期(qi)大致(zhi)年代的發(fa)展概況(kuang)和一些(xie)主要牌號(hao)。


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   1971年以(yi)(yi)前,所開發的(de)牌號屬(shu)于第(di)一(yi)代(dai)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang),其中包(bao)括(kuo)20世紀30年代(dai)的(de)第(di)一(yi)個雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)1Cr25Ni5Mo1.5(453S)。第(di)一(yi)代(dai)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)的(de)含氮量處(chu)于電弧爐冶煉的(de)常(chang)(chang)規水(shui)平。雖然第(di)一(yi)代(dai)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)已將雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)的(de)性(xing)能(neng)特(te)(te)點(dian)充分顯示了出來(lai),但由于鋼(gang)的(de)耐點(dian)蝕當量PRE值較低,各牌號間的(de)固溶態相(xiang)(xiang)比例差(cha)別也較大,而且尚難以(yi)(yi)準確控(kong)制,特(te)(te)別是焊(han)(han)后,熔合線和焊(han)(han)縫熱影響(xiang)區常(chang)(chang)常(chang)(chang)呈(cheng)現的(de)單相(xiang)(xiang)鐵素體組(zu)織,導致焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭處(chu)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)鋼(gang)優良特(te)(te)性(xing)顯著下降(jiang),甚(shen)至完全(quan)喪失,嚴重阻礙了雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)在焊(han)(han)接(jie)用途的(de)應用和發展。


   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(gang)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,目前又稱之為超級雙相不銹鋼(常以SD代表)。


   進入(ru)2000年(nian)以來,雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)展呈(cheng)現兩種趨(qu)勢(shi)。一方面進一步提高鋼中合金元(yuan)素含(han)(han)量以獲得(de)更高強(qiang)度和(he)(he)更加優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕性(xing),如瑞典(dian)Sandvik公司新開(kai)發(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)SAF 2707和(he)(he)SAF 3207。PRE值(zhi)大(da)于45%,稱特(te)超級雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(常以HD表示)。另(ling)一方面轉向開(kai)發(fa)低鎳(nie)量且不(bu)含(han)(han)鉬或僅(jin)含(han)(han)少量鉬的(de)(de)(de)(de)(de)經濟(ji)型(xing)(xing)(xing)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼,以降低雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)成本(ben)和(he)(he)售價,并顯著(zhu)改(gai)善雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)熱加工性(xing)和(he)(he)焊接性(xing),從而增加雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼與其(qi)他(ta)類型(xing)(xing)(xing)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)競爭優勢(shi)。目前列(lie)入(ru)經濟(ji)型(xing)(xing)(xing)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)有20世紀80年(nian)代開(kai)發(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)SAF 2304(00Cr23Ni4N)和(he)(he)2000年(nian)以來問世的(de)(de)(de)(de)(de)20%~21%Cr型(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)AN19D(00Cr20Mn5Ni2N)和(he)(he)LDX 2101(00Cr21Mn5Ni1.5N)、ATI 2102(00Cr21Mn2.5Ni1.5N),22%Cr型(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de) ATI 2201 (00Cr22Ni1.5N)、UR 2202 (00Cr22Ni2N)、LDX 2404 (00Cr24Ni4Mn3Mo1.5N)以及含(han)(han)1.5%Mo的(de)(de)(de)(de)(de)AL 2003(ATI 2003,00Cr21Ni3.5Mo1.5N)。在一些腐蝕環(huan)境中,含(han)(han)20%~22%Cr、含(han)(han)1.5%Ni的(de)(de)(de)(de)(de)幾種牌號可(ke)代替(ti)304、304L;SAF 2304可(ke)代替(ti)304、304L,甚至(zhi)316和(he)(he)316L;含(han)(han)1.5%Mo的(de)(de)(de)(de)(de)AL 2003則可(ke)代316、316L和(he)(he)SAF 2205。


   從第(di)二代和第(di)三代以及第(di)四代雙相(xiang)不銹鋼的(de)問(wen)世和發展過程中(zhong)(zhong),可以觀察到用提高鋼中(zhong)(zhong)鉻(ge)量并加氮(dan)相(xiang)結合(he)(he)合(he)(he)金化以節約鉻(ge)鎳(nie)奧氏體(ti)中(zhong)(zhong)的(de)貴重元素鎳(nie)、鉬的(de)思路(lu)。這種思路(lu)充分利用了(le)鉻(ge)、氮(dan)的(de)特性和鋼中(zhong)(zhong)鉻(ge)與氮(dan)共存的(de)優勢(shi)。


   圖6.1(b)指出了幾(ji)代(dai)雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)演變過程(cheng)。圖6.1(b)中(zhong)指出:雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)Cr+Mo量(liang)(liang)應(ying)(ying)≥21%,以防止冷成(cheng)型引(yin)發(fa)(fa)馬(ma)氏體相(xiang)變而(er)導致的(de)(de)鋼(gang)(gang)的(de)(de)性(xing)(xing)能(包括耐(nai)蝕性(xing)(xing)、力學性(xing)(xing)能等)的(de)(de)下(xia)降(jiang);Cr+Mo量(liang)(liang)應(ying)(ying)≤35%,以防止鋼(gang)(gang)的(de)(de)組織熱穩定性(xing)(xing)下(xia)降(jiang),金屬(shu)間(jian)相(xiang)沉淀(dian)而(er)引(yin)發(fa)(fa)的(de)(de)塑、韌(ren)性(xing)(xing),熱加(jia)工性(xing)(xing)和(he)焊(han)接性(xing)(xing)以及耐(nai)蝕性(xing)(xing)的(de)(de)劣化;畫出了氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)固(gu)溶度極(ji)限(xian),提(ti)醒人們注意雖(sui)然氮(dan)(dan)(dan)是有(you)益元素(su),但(dan)鋼(gang)(gang)中(zhong)加(jia)入大量(liang)(liang)的(de)(de)氮(dan)(dan)(dan),氮(dan)(dan)(dan)化物析出也(ye)是有(you)害(hai)的(de)(de),氮(dan)(dan)(dan)量(liang)(liang)若(ruo)超過溶解度極(ji)限(xian),鋼(gang)(gang)在凝固(gu)過程(cheng)中(zhong),氮(dan)(dan)(dan)會溢(yi)出而(er)造成(cheng)廢品(pin)。


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  32304為00Cr23Ni4;31803和32205均為00Cr23Ni5Mo3N特超級雙相鋼3207HD, Cr+Mo量(liang)均已達(da)36%,氮量(liang)上限已達(da)0.6%






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