α+γ鉻鎳雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(以下簡稱雙相不銹(xiu)鋼(gang))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(xiu)鋼(gang)在不同時期大致年代(dai)的發(fa)展概況和一些主要牌(pai)號。


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   1971年以前(qian),所開發的牌號屬于第一代(dai)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),其中包括20世(shi)紀30年代(dai)的第一個雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)1Cr25Ni5Mo1.5(453S)。第一代(dai)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的含氮量(liang)處于電弧爐冶煉的常規(gui)水平。雖然第一代(dai)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)已將雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的性能(neng)特點(dian)充分顯(xian)示了出來,但由于鋼(gang)(gang)的耐點(dian)蝕當量(liang)PRE值較低,各牌號間的固溶態(tai)相(xiang)(xiang)(xiang)比例差別(bie)(bie)也較大,而且(qie)尚(shang)難以準確控(kong)制,特別(bie)(bie)是焊(han)后,熔(rong)合線和焊(han)縫熱影響區常常呈現的單相(xiang)(xiang)(xiang)鐵素(su)體(ti)組(zu)織(zhi),導致焊(han)接接頭處雙相(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)優(you)良特性顯(xian)著下(xia)降,甚至完全喪失,嚴重阻礙了雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在焊(han)接用途(tu)的應用和發展。


   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(xiu)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(ji)雙相不銹鋼(常以SD代表)。


   進(jin)入2000年以(yi)(yi)來,雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)呈現兩種(zhong)趨勢(shi)。一方面(mian)進(jin)一步提(ti)高鋼(gang)(gang)中合金元素含(han)(han)量以(yi)(yi)獲得更高強度(du)和(he)更加(jia)優良的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐蝕性(xing)(xing),如瑞典Sandvik公司新開(kai)發(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)SAF 2707和(he)SAF 3207。PRE值大于45%,稱特(te)超級雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(常(chang)以(yi)(yi)HD表示)。另一方面(mian)轉向開(kai)發(fa)低鎳量且不(bu)(bu)含(han)(han)鉬或僅含(han)(han)少量鉬的(de)(de)(de)(de)(de)(de)經濟型(xing)雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang),以(yi)(yi)降(jiang)低雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成本(ben)和(he)售價,并顯(xian)著改善雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)加(jia)工(gong)性(xing)(xing)和(he)焊接性(xing)(xing),從而增加(jia)雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)與其(qi)他類型(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)競爭優勢(shi)。目前列入經濟型(xing)雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有20世紀(ji)80年代(dai)開(kai)發(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)SAF 2304(00Cr23Ni4N)和(he)2000年以(yi)(yi)來問世的(de)(de)(de)(de)(de)(de)20%~21%Cr型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)AN19D(00Cr20Mn5Ni2N)和(he)LDX 2101(00Cr21Mn5Ni1.5N)、ATI 2102(00Cr21Mn2.5Ni1.5N),22%Cr型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de) ATI 2201 (00Cr22Ni1.5N)、UR 2202 (00Cr22Ni2N)、LDX 2404 (00Cr24Ni4Mn3Mo1.5N)以(yi)(yi)及含(han)(han)1.5%Mo的(de)(de)(de)(de)(de)(de)AL 2003(ATI 2003,00Cr21Ni3.5Mo1.5N)。在一些腐蝕環境中,含(han)(han)20%~22%Cr、含(han)(han)1.5%Ni的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾種(zhong)牌(pai)號可代(dai)替304、304L;SAF 2304可代(dai)替304、304L,甚至316和(he)316L;含(han)(han)1.5%Mo的(de)(de)(de)(de)(de)(de)AL 2003則可代(dai)316、316L和(he)SAF 2205。


   從第(di)二代和第(di)三代以及第(di)四代雙(shuang)相不銹鋼的(de)(de)問世(shi)和發展過程中(zhong)(zhong),可(ke)以觀(guan)察到用(yong)(yong)提高鋼中(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)量并(bing)加氮相結合(he)合(he)金化以節約鉻(ge)(ge)鎳奧氏體中(zhong)(zhong)的(de)(de)貴重元素鎳、鉬的(de)(de)思路。這(zhe)種思路充分利用(yong)(yong)了鉻(ge)(ge)、氮的(de)(de)特性(xing)和鋼中(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)與氮共存的(de)(de)優勢。


   圖6.1(b)指出(chu)了(le)幾(ji)代雙相(xiang)不銹鋼(gang)(gang)的(de)演(yan)變過程(cheng)。圖6.1(b)中(zhong)(zhong)指出(chu):雙相(xiang)不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)Cr+Mo量應(ying)≥21%,以防止冷成(cheng)(cheng)型引發馬氏體(ti)相(xiang)變而導致的(de)鋼(gang)(gang)的(de)性(xing)能(neng)(neng)(包括(kuo)耐(nai)蝕性(xing)、力學性(xing)能(neng)(neng)等(deng))的(de)下(xia)降;Cr+Mo量應(ying)≤35%,以防止鋼(gang)(gang)的(de)組織熱穩定性(xing)下(xia)降,金屬間相(xiang)沉淀而引發的(de)塑、韌性(xing),熱加(jia)工性(xing)和(he)焊接性(xing)以及耐(nai)蝕性(xing)的(de)劣(lie)化;畫出(chu)了(le)氮(dan)的(de)固溶(rong)度(du)極(ji)限,提醒人們(men)注意雖然氮(dan)是(shi)有(you)益元素,但鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)加(jia)入大量的(de)氮(dan),氮(dan)化物析出(chu)也是(shi)有(you)害的(de),氮(dan)量若超過溶(rong)解度(du)極(ji)限,鋼(gang)(gang)在(zai)凝固過程(cheng)中(zhong)(zhong),氮(dan)會溢出(chu)而造成(cheng)(cheng)廢品。


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  32304為00Cr23Ni4;31803和32205均(jun)為00Cr23Ni5Mo3N特超級雙相(xiang)鋼3207HD, Cr+Mo量均(jun)已(yi)達36%,氮量上限已(yi)達0.6%






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