雙相不銹鋼的發(fā)展歷史
雙相不銹鋼(Duplex Stainless Steel,DSS)是指其固溶組織由鐵素體相與奧氏體相組成,而且其中每相的比例約為45-55%(量少相至少占30%)的不銹鋼。由于雙相不銹鋼具有鐵素體和奧氏體的兩相組織結(jié)構(gòu),因而具有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn),兼具優(yōu)良的力學(xué)性能和耐腐蝕性能從而備受青睞。
雙相不銹鋼的發(fā)展與應(yīng)用開(kāi)始于20世紀(jì)30年代,1936年,名為Uranus50的鋼種在法國(guó)獲得第一個(gè)雙相不銹鋼專利,迄今為止,雙相不銹鋼已經(jīng)發(fā)展了三代[14]。從圖2.1可以看出雙相不銹鋼的發(fā)展歷史。
第一代雙相不銹鋼以20世紀(jì)40年代美國(guó)開(kāi)發(fā)的AISI 329為代表鋼種,有較高的Cr和Mo,耐局部腐蝕性能好,但因含碳量較高(C>0.1%),故焊接時(shí)易失去相的平衡,碳化物沿晶界析出并導(dǎo)致耐蝕性及韌性下降,焊后必須經(jīng)過(guò)熱處理,一般只用于鑄鍛件,在應(yīng)用上受到了一定限制。50年代前蘇聯(lián)發(fā)展了含穩(wěn)定化元素鈦的08X21H5T和08X21H6M2T 鋼,同時(shí)德國(guó)開(kāi)發(fā)了1.4582鋼,法國(guó)開(kāi)發(fā)了Umnus50鋼,英國(guó)研制成功了Ferralium255 鋼,以及日本在美國(guó)329鋼的基礎(chǔ)上降低碳含量,開(kāi)發(fā)了329J鋼種。
20世紀(jì)60年代中期,瑞典開(kāi)發(fā)出了著名的3RE60鋼,它是第一代雙相不銹鋼的典型代表,特點(diǎn)是超低碳,含Cr量為18%,焊接及成型性能良好,可廣泛代替AISI 304L和316L鋼用作耐氯離子應(yīng)力腐蝕的材料。但是該鋼在焊接熱影響區(qū)易出現(xiàn)單相鐵素體組織,從而使耐應(yīng)力腐蝕及晶間腐蝕性能下降。
70年代后期以來(lái),隨著二次精煉技術(shù)的應(yīng)用和普及,可容易地冶煉出超低碳的鋼,使一系列新型不銹鋼鋼種的產(chǎn)生成為可能。同時(shí)發(fā)現(xiàn)N作為奧氏體形成元素對(duì)雙相不銹鋼有提高耐腐蝕性能的重要作用,改進(jìn)了第一代雙相不銹鋼的缺點(diǎn),從而開(kāi)創(chuàng)了第二代新型的含氫雙相不銹鋼,并開(kāi)辟了雙相不銹鋼新的應(yīng)用領(lǐng)域,如石油化工、造紙、化肥、制鹽、造船等行業(yè)。第二代雙相不銹鋼不論是18Cr型,還是22Cr或25Cr型大多數(shù)屬于超低碳型,已納入了美國(guó)的ASTMA789 和A790標(biāo)準(zhǔn)。此外,法國(guó)有URANUS系列,英國(guó)有ZERON鑄鋼系列。
80年代后期發(fā)展的超級(jí)雙相不銹鋼屬于第三代雙相不銹鋼,這類鋼的特點(diǎn)是含碳量極低(C0.01-0.02%),含高Mo和高N(Mo1-4%,N0.1-0.3%),鋼中鐵素體含量40-50%,此類鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能,抗點(diǎn)蝕當(dāng)量值大于40。1996年韓國(guó)公開(kāi)的雙相不銹鋼,具有優(yōu)越的抗熱塑性、耐腐蝕性能、抗高溫氧化性能和沖擊性能。
2010年世界雙相不銹鋼年產(chǎn)量已達(dá)到30萬(wàn)噸,并以每年17%的速率增長(zhǎng);瑞典、芬蘭和法國(guó)作為主要生產(chǎn)國(guó)家,產(chǎn)品包括管、熱軋卷板和熱軋中板等。我國(guó)雙相不銹鋼的研究始于70年代中期,太鋼從20世紀(jì)90年代末開(kāi)始研發(fā)2205雙相不銹鋼,2005年推向市場(chǎng);寶山鋼鐵股份有限公司曾為我國(guó)西氣東輸提供了幾百噸的2205雙相不銹鋼鋼管。
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