α+γ鉻鎳雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(以下簡稱雙相不銹鋼(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(biao)6.1列出了雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)在(zai)不同時期大致年代的(de)發展概(gai)況和一些主要牌號。

1971年(nian)以前,所(suo)開發的(de)牌號(hao)屬于第(di)(di)一代(dai)雙(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),其中包括(kuo)20世紀30年(nian)代(dai)的(de)第(di)(di)一個雙(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)1Cr25Ni5Mo1.5(453S)。第(di)(di)一代(dai)雙(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)含氮量處于電(dian)弧爐冶煉的(de)常(chang)(chang)規水平。雖然第(di)(di)一代(dai)雙(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)已將雙(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)性能特點(dian)充分顯(xian)示了出來,但由于鋼(gang)(gang)的(de)耐(nai)點(dian)蝕當量PRE值較低(di),各牌號(hao)間的(de)固溶態相(xiang)(xiang)(xiang)比例差別也較大,而且尚難以準確控制(zhi),特別是(shi)焊后(hou),熔(rong)合線(xian)和焊縫熱影響區常(chang)(chang)常(chang)(chang)呈現的(de)單相(xiang)(xiang)(xiang)鐵(tie)素(su)體組織(zhi),導致焊接(jie)接(jie)頭(tou)處雙(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)優(you)良特性顯(xian)著下(xia)降,甚至完(wan)全(quan)喪失,嚴重(zhong)阻礙了雙(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)在焊接(jie)用(yong)途的(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(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。

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(xiu)鋼(常以SD代表)。
進(jin)入2000年以來,雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)發(fa)展呈現兩種趨勢。一(yi)(yi)方面(mian)進(jin)一(yi)(yi)步提高(gao)鋼中合金元素含(han)(han)量(liang)以獲得(de)更(geng)(geng)高(gao)強(qiang)度和(he)(he)更(geng)(geng)加優良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing),如瑞典Sandvik公(gong)司(si)新開(kai)(kai)發(fa)的(de)(de)(de)(de)SAF 2707和(he)(he)SAF 3207。PRE值大于(yu)45%,稱特超級雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(常以HD表示(shi))。另(ling)一(yi)(yi)方面(mian)轉向開(kai)(kai)發(fa)低鎳量(liang)且(qie)不(bu)(bu)含(han)(han)鉬或僅含(han)(han)少量(liang)鉬的(de)(de)(de)(de)經濟(ji)(ji)型(xing)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼,以降低雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)成本和(he)(he)售價,并顯著(zhu)改善雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)熱加工性(xing)(xing)和(he)(he)焊(han)接性(xing)(xing),從而增加雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼與(yu)其他類型(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)競爭優勢。目(mu)前列入經濟(ji)(ji)型(xing)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)有20世紀(ji)80年代開(kai)(kai)發(fa)的(de)(de)(de)(de)SAF 2304(00Cr23Ni4N)和(he)(he)2000年以來問世的(de)(de)(de)(de)20%~21%Cr型(xing)的(de)(de)(de)(de)AN19D(00Cr20Mn5Ni2N)和(he)(he)LDX 2101(00Cr21Mn5Ni1.5N)、ATI 2102(00Cr21Mn2.5Ni1.5N),22%Cr型(xing)的(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)AL 2003(ATI 2003,00Cr21Ni3.5Mo1.5N)。在一(yi)(yi)些腐蝕(shi)環境中,含(han)(han)20%~22%Cr、含(han)(han)1.5%Ni的(de)(de)(de)(de)幾種牌(pai)號(hao)可(ke)代替304、304L;SAF 2304可(ke)代替304、304L,甚(shen)至316和(he)(he)316L;含(han)(han)1.5%Mo的(de)(de)(de)(de)AL 2003則(ze)可(ke)代316、316L和(he)(he)SAF 2205。
從第二代(dai)和第三代(dai)以及第四代(dai)雙(shuang)相(xiang)不銹鋼的(de)(de)問(wen)世和發展過(guo)程中(zhong)(zhong),可以觀(guan)察到(dao)用提高鋼中(zhong)(zhong)鉻量并加氮(dan)(dan)相(xiang)結合(he)合(he)金化以節約鉻鎳奧(ao)氏體中(zhong)(zhong)的(de)(de)貴(gui)重元素鎳、鉬的(de)(de)思(si)路。這(zhe)種(zhong)思(si)路充分利用了(le)鉻、氮(dan)(dan)的(de)(de)特(te)性和鋼中(zhong)(zhong)鉻與氮(dan)(dan)共存的(de)(de)優(you)勢。
圖6.1(b)指出(chu)了幾代雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)的(de)演變過程。圖6.1(b)中(zhong)指出(chu):雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)的(de)Cr+Mo量(liang)應≥21%,以防止冷成(cheng)型引發(fa)馬氏體相變而(er)(er)導致的(de)鋼(gang)的(de)性(xing)能(neng)(包括耐(nai)蝕(shi)性(xing)、力(li)學性(xing)能(neng)等(deng))的(de)下降(jiang);Cr+Mo量(liang)應≤35%,以防止鋼(gang)的(de)組織熱穩定(ding)性(xing)下降(jiang),金屬(shu)間相沉淀而(er)(er)引發(fa)的(de)塑、韌性(xing),熱加工性(xing)和(he)焊接性(xing)以及耐(nai)蝕(shi)性(xing)的(de)劣化;畫出(chu)了氮(dan)(dan)的(de)固(gu)溶(rong)度(du)極(ji)限,提醒人們注意雖然氮(dan)(dan)是有益元(yuan)素,但鋼(gang)中(zhong)加入大量(liang)的(de)氮(dan)(dan),氮(dan)(dan)化物(wu)析出(chu)也是有害的(de),氮(dan)(dan)量(liang)若超過溶(rong)解度(du)極(ji)限,鋼(gang)在凝固(gu)過程中(zhong),氮(dan)(dan)會溢出(chu)而(er)(er)造成(cheng)廢(fei)品。

32304為00Cr23Ni4;31803和32205均(jun)為00Cr23Ni5Mo3N特(te)超級雙相鋼3207HD, Cr+Mo量(liang)均(jun)已達(da)(da)36%,氮(dan)量(liang)上限(xian)已達(da)(da)0.6%

