國(guó)內(nèi)外雙相不銹鋼研究進(jìn)展及發(fā)展方向
1、雙相不銹鋼簡(jiǎn)介
雙相不銹鋼是指在其固溶組織由鐵素體與奧氏體雙相組成，而且其中一相比例約為45％～55％的不銹鋼。
由于兩相組織的特征使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，與鐵素體不銹鋼比，其韌性高、脆性轉(zhuǎn)變溫度低、耐晶間腐蝕和焊接性能好，同時(shí)保留了鐵素體鋼導(dǎo)熱系數(shù)高、膨脹系數(shù)小的優(yōu)點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比，其屈服強(qiáng)度是奧氏體不銹鋼的兩倍，耐氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂能力均明顯高于300系列的奧氏體不銹鋼，耐孔蝕和縫隙腐蝕的能力類(lèi)似與316不銹鋼。雙相不銹鋼由于其優(yōu)異的力學(xué)性能和耐腐蝕性能廣泛應(yīng)用于油氣、石化、化肥、橋梁、建筑以及化學(xué)品船等行業(yè)。
2、雙相不銹鋼國(guó)外研究進(jìn)展
雙相不銹鋼的發(fā)展開(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(zhuān)利，至今雙相不銹鋼已發(fā)展了三代。
第一代雙相不銹鋼以瑞典的3RE60，美國(guó)的AISI329為代表鋼種。3RE60是專(zhuān)為提高耐氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂性能而研制的雙相不銹鋼。AISI329型雙相不銹鋼廣泛用于硝酸裝置的熱交換器管道。第一代雙相不銹鋼有良好的性能特點(diǎn)，但在焊接狀態(tài)下有局限性。焊縫的熱影響區(qū)由于鐵素體過(guò)多而韌性低，并且耐腐蝕性明顯低于基體金屬。這些局限因素使第一代雙相不銹鋼的應(yīng)用僅限于非焊接狀態(tài)下的一些特定應(yīng)用。
1968年不銹鋼精煉工藝--氬氧脫碳的發(fā)明，使一系列新不銹鋼鋼種的產(chǎn)生成為可能。AOD所帶來(lái)的諸多進(jìn)步之一便是合金元素氮的添加。雙相不銹鋼添加氮可以使焊接狀態(tài)下熱影響區(qū)的韌性和耐腐蝕性接近于基體金屬的性能，氮還降低了有害金屬間相的形成速率。含氮的雙相不銹鋼被稱(chēng)為第二代雙相不銹鋼。2205是第二代雙相鋼的代表鋼種并廣泛應(yīng)用于海上石油平臺(tái)、化工、造紙等多個(gè)領(lǐng)域。
20世紀(jì)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，代表牌號(hào)有SAF2507，UR52N，Zeron100等，這類(lèi)鋼的特點(diǎn)是含碳量低，含高鉬和高氮。此類(lèi)鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能?？孜g當(dāng)量)大于40。
從目前的研究和生產(chǎn)水平來(lái)看，歐美在雙相不銹鋼的研發(fā)和生產(chǎn)以及用戶(hù)的認(rèn)同程度上都處于領(lǐng)先水平，其代表公司有瑞典的Outokumpu，Sandvik，美國(guó)的KA，KL公司。在亞洲日本和韓國(guó)是雙相不銹鋼的主要生產(chǎn)國(guó)，其鋼種生產(chǎn)的水平與歐美相比有一定的差距，以2205的生產(chǎn)為例，日本和韓國(guó)主要生產(chǎn)的主要牌號(hào)是S31803，而歐美生產(chǎn)的主要牌號(hào)為S32205。
3、雙相不銹鋼的國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展
國(guó)內(nèi)雙相不銹鋼的研究開(kāi)始于20世紀(jì)70年代中期，北京鋼鐵研究總院最早開(kāi)始這方面的研究工作，研制的00Cr18Ni5Mo3Si2已納入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。寶鋼特鋼公司曾生產(chǎn)過(guò)2507的超級(jí)雙相不銹鋼管材。寶鋼浦鋼公司曾生產(chǎn)過(guò)2205的板材。但其生產(chǎn)的批量很小，成材率較低，主要用于特殊用途。目前在國(guó)內(nèi)能夠以商品材供貨的有太鋼和寶鋼。太鋼從20世紀(jì)90年代末開(kāi)始研發(fā)雙相不銹鋼2205，到2005年向市場(chǎng)推出其產(chǎn)品，太鋼生產(chǎn)的2205達(dá)到S31803的標(biāo)準(zhǔn)要求水平。太鋼的專(zhuān)利公開(kāi)了一種低鎳雙相不銹鋼，此雙相不銹鋼具有成本低、強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。寶鋼一鋼公司也于2006年開(kāi)始研發(fā)Cr22型雙相不銹鋼，現(xiàn)在已經(jīng)可以生產(chǎn)4～8mm的卷板和14～30mm的中板2205。寶鋼的專(zhuān)利公開(kāi)了一種高氮低鎳雙相不銹鋼，其具有優(yōu)良的室溫沖擊性能和抗腐蝕性能，可廣泛的應(yīng)用于沿海建筑、石油化工等領(lǐng)域。值的注意的是，一些中小不銹鋼企業(yè)也開(kāi)始雙相不銹鋼方面的研究，比如浙江的久立集團(tuán)開(kāi)展了雙相不銹鋼鋼管方面的研發(fā)，嘉興的東方特鋼開(kāi)展了雙相不銹鋼中厚板方面的研發(fā)。
近年來(lái)，隨著Ni價(jià)的不斷上漲和大幅波動(dòng)，雙相不銹鋼呈現(xiàn)出兩頭發(fā)展的趨勢(shì)。其一，充分發(fā)揮雙相不銹鋼資源節(jié)約的優(yōu)勢(shì)，發(fā)展以2101等經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼，其發(fā)展方向?yàn)榇鎮(zhèn)鹘y(tǒng)的300系列奧氏體不銹鋼，其設(shè)計(jì)思想以Mn、N元素代替Ni、Mo等貴金屬。其二。是充分發(fā)揮雙相不銹鋼高強(qiáng)度、良好耐腐蝕性能的特點(diǎn)，發(fā)展以2507和2906為代表的超級(jí)雙相不銹鋼，以部分代替超級(jí)奧氏體不銹鋼904L、254Mo等。
從雙相不銹鋼國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況可以看出，雙相不銹鋼鋼是一種資源節(jié)約型的高性能的不銹鋼產(chǎn)品，它的生產(chǎn)和應(yīng)用符合不銹鋼未來(lái)發(fā)展的方向。同時(shí)，雙相不銹鋼又是一種高技術(shù)、高附加值的產(chǎn)品，它的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)不僅體現(xiàn)了不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)水平，同時(shí)也可為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益?？梢灶A(yù)料，雙相不銹鋼的使用比例在今后會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，雙相不銹鋼的發(fā)展有著光明的前景。