雙相不銹鋼發(fā)展歷史及現(xiàn)狀
雙相不銹鋼(Duplex Stainless Steel,簡稱DSS),顧名思義,是指組織中存在兩種不同的相[5]。一般來說,雙相不銹鋼是指鐵奧雙相,即在固溶組織中,鐵素體相和奧氏體相約各占一半,此時具有較好的強度韌性和塑性,雙相不銹鋼典型組織。由于雙相不銹鋼中銘、鋁、氫等合金元素的加入和兩相的組織特點,與奧氏體不銹鋼相比,雙相不銹鋼不僅強度較高,而且擁有良好的耐晶間腐蝕及耐應力腐蝕性能;與鐵素體不銹鋼相比,雙相不銹鋼兼具良好的韌性、塑性,并且可焊接性能良好,韌脆轉變溫度更,低?;谝陨蟽?yōu)點,雙相不銹鋼迅速發(fā)展,在化工、輕工、食品、能源與環(huán)保、建筑等領域都得到了廣泛的應用。
1936年在法國,與雙相不銹鋼有關的第一個專利成功申請[8]。從二十世紀三十年代算起,雙相不銹鋼的發(fā)展歷史距今已經接近九十年。截至目前,工業(yè)上成熟應用的雙相不銹鋼已經發(fā)展到第三代5。近年來,已經有一批學者開始致力于第四代雙相不銹鋼的開發(fā)研究。
美國于20世紀40年代所開發(fā)了牌號為UNS32900的雙相不銹鋼。該鋼種具有高鋁、銘,含碳量較高(<0.1%C)的特點,其耐局部腐蝕能力較強,但在焊接時會析出碳化物使得耐蝕性能降低。鑒于此,各國都在329鋼基礎上降低碳含量來開發(fā)新鋼種,最著名的是瑞典于60年代中期開發(fā)的的3Re60鋼。它是第一代雙相不銹鋼的代表性鋼種,其銘含量為18%,具有超低碳、良好的可焊性和成型性等特點。一代雙相不銹鋼特點是耐腐蝕性能較好,但由于碳含量較高,在焊接時熱影響區(qū)容易出現(xiàn)單相鐵素體而導致耐腐蝕性能下降,因此應用方面受到一定限制。
第二代雙相不銹鋼為新型含氨雙相不銹鋼。二代雙相不銹鋼的成功研制,得益于二次精煉技術的普及和冶煉超低碳鋼技術的日益成熟,使得碳含量在冶煉過程中可以控制到0.03%以下;另一方面,錦資源的短缺使得奧氏體不銹鋼的價格上漲,同時隨著工業(yè)的發(fā)展,不銹鋼的需求進一步增加。同時研究者們發(fā)現(xiàn),氨作為奧氏體形成元素,對雙相不銹鋼組織有重要影響。氨元素不僅可以提高接頭的耐蝕性,還可以提高奧氏體相的耐點蝕性能。第二代雙相不銹鋼的代表鋼種為瑞典開發(fā)的SAF2205。
隨著冶金技術的飛速發(fā)展,在煉鋼過程中能夠精確控制氫的加入,代表牌號為Zeron100和SAF2507的第三代雙相不銹鋼于二十世紀八十年代研制成功。三代雙相不銹鋼具有良好的耐點蝕性能,超低碳含量(C0.01~0.02%),較高鋁含量(Mo1~4%)和較高的気含量(N0.1-0.3%)。
四代雙相不銹鋼有經濟節(jié)約型雙相不銹鋼和超級雙相不銹鋼兩個不同的方向。由于現(xiàn)在錦資源短缺,錦價格波動較大,因此研制節(jié)錦節(jié)鋁的經濟型雙相不銹鋼迫在眉睫。
這個方向典型的鋼種為瑞典開發(fā)的LDX2101雙相不銹鋼。另一方面,研制超級型和特超級型雙相不銹鋼可以滿足極端惡劣環(huán)境下對材料的要求,比如海水熱交換器所處的高氣化物環(huán)境,對于耐局部點蝕性能有著極高的要求。這個方向瑞典開發(fā)的SAF2507應用較為廣泛,此外,還有較為常見的SAF2906、SAF3207HD等牌號。雙相不銹鋼按照所含合金的類型和含量,可以分為四大類。
本文標簽:雙相不銹鋼
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