近年來(lái)，開(kāi)發(fā)的節(jié)鎳雙相不銹鋼中，最為成功的是由瑞典Outokumpu Stainless公司于2002年開(kāi)發(fā)出來(lái)的LDX2101（EN1.4162，UNSS32101）雙相鋼。其有效成分為：0.03％~0.05％C，4％～6％Mn，21％~22％Cr，1.0％～1.5％Ni，0％~1％Cu，0.20％~0.25％N[10]。結(jié)合我們國(guó)內(nèi)的資源狀況，認(rèn)為這類鋼具有開(kāi)發(fā)價(jià)值，目前，正在進(jìn)行類似LDX2101的開(kāi)發(fā)，需要進(jìn)行成分優(yōu)化及焊接工藝和性能的深入研究，國(guó)內(nèi)外許多研究人員對(duì)其在力學(xué)性能、耐蝕性能、及焊接性能方面展開(kāi)了研究。

一、力學(xué)性能研究

    節(jié)鎳型雙相不銹鋼含氮量的提高，是其優(yōu)良力學(xué)性能的保證，一般認(rèn)為氮對(duì)力學(xué)性能的作用機(jī)理有兩個(gè)：形成了間隙固溶體和導(dǎo)致電子結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。除雙相鋼自身的化學(xué)成分外，熱處理工藝也是影響力學(xué)性能的重要因素。浙江至德鋼業(yè)有限公司研究了時(shí)效溫度對(duì)2101系列節(jié)鎳型雙相鋼和2205雙相鋼力學(xué)性能及析出相的影響，并進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，2101系列雙相鋼隨著鎳含量從0.5％到2.5％變化時(shí)，屈服強(qiáng)度下降了約80MPa，而斷后伸長(zhǎng)率幾乎不變，時(shí)效處理降低了2101及2205雙相鋼的沖擊韌性，2101系列雙相鋼的析出相的鼻尖溫度是700℃，經(jīng)XRD及透射電鏡分析析出相主要為CrN2，而2205雙相鋼析出相的鼻尖溫度為850℃，析出相為σ相。同時(shí)研究了氮元素含量以及少量鉬元素或不加鉬對(duì)于太鋼新開(kāi)發(fā)TDS2101雙相鋼力學(xué)性能的影響，除了19D鋼外，氮和鉬的含量對(duì)TDS2101鋼的拉伸性能影響不大，而氮含量對(duì)其沖擊性能影響較大；提高鋼中的碳含量至0. 04％時(shí)，相應(yīng)地提高了鋼的強(qiáng)度，這對(duì)于建筑材料是有利的。

二、耐蝕性能研究

    目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)節(jié)鎳型雙相不銹鋼耐蝕性的研究一方面是關(guān)注材料自身的耐蝕性能，主要與材料的化學(xué)成分有關(guān)，如耐點(diǎn)蝕性和晶間腐蝕性；另一方面是關(guān)注材料經(jīng)過(guò)適當(dāng)熱處理后的耐蝕性能變化以及其耐蝕性的評(píng)價(jià)方法。

 1. 化學(xué)成分對(duì)耐蝕性能的影響

    在雙相不銹鋼中，Ni是奧氏體形成元素，在鋼中加入鎳，可以擴(kuò)大奧氏體區(qū)域，增加鋼中的奧氏體組織。鉻可以顯著提高鋼的的耐蝕性，但鉻是鐵素體形成元素，擴(kuò)大相圖中的鐵素體區(qū)域，含量太高，會(huì)得到較多的鐵素體。鉬也是鐵素體形成元素，適當(dāng)加入鉬可以明顯提高鋼的抗縫隙腐蝕和點(diǎn)蝕能力。氮加入到雙相不銹鋼中可以調(diào)節(jié)鉻和鉬元素在鐵素體和奧氏體之間的分配，使它們從鐵素體相中向奧氏體相中遷移，鋼中的氮含量越高，兩相中合金元素之差越小。另外，氮在奧氏體相中的溶解度遠(yuǎn)大于在鐵素體相中的溶解度，這都使得雙相不銹鋼的表面鈍化膜保持均一性，從而提高了鋼的耐蝕性能。這些都是基本理論，化學(xué)成分具體怎樣影響雙相鋼的耐蝕性能還得通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明。

  至德鋼業(yè)采用浸泡法并結(jié)合Thermo-Calc軟件研究了合金元素對(duì)雙相不銹鋼2101耐點(diǎn)蝕性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明：2101系列雙相鋼的腐蝕速率與304不銹鋼在同一數(shù)量級(jí)，鉬是提高2101系列不銹鋼耐蝕性能的關(guān)鍵因素，而氮對(duì)其耐蝕性的影響不大。氮元素含量以及少量鉬元素或不加鉬對(duì)于太鋼新開(kāi)發(fā)的TDS2101雙相鋼耐蝕性能的影響，結(jié)果表明：氮和鉬含量對(duì)其點(diǎn)蝕性能都有較大的影響，而碳含量的影響不顯著；對(duì)應(yīng)力腐蝕性能，元素的影響規(guī)律不強(qiáng)，粗略地可以看出低氮(<0.2％)，耐應(yīng)力腐蝕性能不好。

2. 熱處理工藝對(duì)耐蝕性能的影響

    雙相不銹鋼的優(yōu)良耐蝕性能只有在兩相化學(xué)組分取得良好平衡，無(wú)微結(jié)構(gòu)無(wú)缺陷以及沒(méi)有有害相析出時(shí)才能很好的得以體現(xiàn)。但是在進(jìn)行熱處理過(guò)程中有時(shí)會(huì)有額外析出相的產(chǎn)生如: δ相，χ相，二次奧氏體相，M23C6以及Cr2N等，這些析出相將會(huì)嚴(yán)重影響雙相鋼的耐蝕性能。所以，研究熱處理工藝對(duì)雙相鋼耐蝕性能的影響意義重大。采用浸泡法研究了固溶溫度(950～1200℃)對(duì)00Cr21Mn5Ni1N節(jié)鎳型雙相不銹鋼耐點(diǎn)蝕及晶間腐蝕性能的影響，并探究了相比例及力學(xué)性能的變化。該試驗(yàn)用鋼經(jīng)電爐+氬氧爐冶煉，由立式連鑄機(jī)澆注而成。結(jié)果表明，經(jīng)1050℃固溶處理后00Cr21Mn5Ni1N雙相不銹鋼具有良好的綜合性能。分別將經(jīng)1050℃固溶處理后的00Cr21Mn5Ni1N雙相鋼、00Cr22Ni5Mo3N雙相鋼及00Cr19Ni9奧氏體不銹鋼耐蝕性進(jìn)行比較，結(jié)果表明00Cr21Mn5Ni1N雙相鋼耐晶間腐蝕性能最好，其耐點(diǎn)蝕性能介于00Cr19Ni9和00Cr22Ni5Mo3N之間，是一種可供結(jié)構(gòu)用的節(jié)鎳型雙相不銹鋼。

    浙江至德鋼業(yè)有限公司采用動(dòng)電位極化曲線及動(dòng)電位再活化技術(shù)研究了在鼻尖溫700℃時(shí)效不同的時(shí)間（3分鐘、6分鐘、30分鐘、120分鐘）對(duì)2101雙相鋼耐蝕性的影響。結(jié)果表明：隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)LDX2101雙相鋼的耐點(diǎn)蝕和晶間腐蝕能力下降，并且由于時(shí)效過(guò)程中Cr2N在相界的析出，使得點(diǎn)蝕優(yōu)先發(fā)生在其周圍貧鉻的二次奧氏體上。至德鋼業(yè)還研究了不同的退火處理對(duì)LDX2101雙相不銹鋼點(diǎn)蝕性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在1000～1200℃整個(gè)退火溫度范圍內(nèi)。隨著退火溫度的升高，LDX2101雙相不銹鋼中奧氏體的體積含量降低，點(diǎn)蝕電勢(shì)以及臨界點(diǎn)蝕溫度也隨之降低；隨著退火溫度的升高，奧氏體相的PRE值不斷上升，鐵素體相的PRE值不斷下降，并且鐵素體的PRE與奧氏體的PRE值沒(méi)有交點(diǎn)。

3. 耐蝕性能評(píng)價(jià)方法

   浙江至德鋼業(yè)有限公司比較了經(jīng)過(guò)敏化處理后的LDX2101節(jié)鎳型雙相鋼耐點(diǎn)蝕性能的兩種評(píng)價(jià)方法，一種是按照修改后的ASTMG150標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量其在1mol/L的NaCl溶液中的臨界點(diǎn)蝕溫度，還有一種是通過(guò)極化曲線比較其點(diǎn)蝕電位，結(jié)果表明：后者與敏化處理后的LDX2101鋼的沖擊性能及析出相之間的關(guān)系最為一致。R．Merello等研究了幾種非標(biāo)準(zhǔn)固溶態(tài)的低鎳高錳高氮雙相不銹鋼的耐點(diǎn)蝕行為，得到了合金元素和耐點(diǎn)蝕能力的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。

三、焊接性能研究

   雙相不銹鋼的焊接性能是其研究的重要方向之一，作為一種新型雙相不銹鋼，為了開(kāi)拓此類鋼種的應(yīng)用領(lǐng)域，方便鋼廠生產(chǎn)焊管等產(chǎn)品，以及焊接工藝及參數(shù)的選擇，2101雙相鋼焊接性能的研究顯得尤為重要。宏盛特鋼對(duì)太鋼新近開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼TDS2101的焊接接頭性能進(jìn)行了研究，探討了氮含量、焊接工藝、焊接熱輸入等對(duì)焊接熱影響區(qū)的力學(xué)性能和抗腐蝕性能的影響。結(jié)果表明，TDS2101鋼在冶煉時(shí)控制N含量在0.2％～0.25％范圍內(nèi)對(duì)熱影響區(qū)沖擊韌性和耐蝕性有利，采用不同的焊接方法（SMAW和GMAW）而以相同的熱輸入對(duì)焊接接頭的耐蝕性無(wú)明顯影響。TDS2101鋼焊接時(shí)，建議采用的熱輸入為1.0～2.0kJ/min。

    浙江至德鋼業(yè)有限公司對(duì)AOD爐工業(yè)生產(chǎn)的TDS2101中板焊接性能測(cè)試，通過(guò)系列沖擊和低溫沖擊性能試驗(yàn)測(cè)定了HAZ韌性變化曲線，估計(jì)了TDS 2101鋼焊接接頭低溫使用的溫度范圍。結(jié)果表明：TDS 210l鋼焊接接頭具有較好的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，在大多數(shù)情況下可以取代304和304L鋼用于焊接結(jié)構(gòu)。隨著使用溫度的降低，熱影響區(qū)(HAZ)的沖擊功有明顯降低．但可在-20℃以上使用。

    節(jié)鎳型雙相不銹鋼的研究在國(guó)外取得了豐富的成果，其基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和新材料的開(kāi)發(fā)都有了新的發(fā)展，并且有了成功應(yīng)用的例子。但在國(guó)內(nèi)高氮低鎳雙相不銹鋼的研究還不成熟，主要是由于其在國(guó)內(nèi)的研究起步晚，生產(chǎn)設(shè)備及工藝不夠完善等多方面原因所造成的。我們應(yīng)結(jié)合國(guó)外節(jié)鎳型雙相不銹鋼的組分，消化其冶煉等冷熱加工技術(shù)再加以自主創(chuàng)新，爭(zhēng)取早日實(shí)現(xiàn)高氮低鎳雙相不銹鋼的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。