介紹雙相不銹鋼的基本概念、發(fā)展歷史、特殊性能、類型、牌號、國內(nèi)外生產(chǎn)情況及其廣泛的應用領域。

雙相不銹鋼及其發(fā)展歷史

雙相不銹鋼

20世紀末以來,一種與馬氏體型、奧氏體型和鐵素體型不銹鋼并列的一種新的雙相不銹鋼得以研究應用與發(fā)展.這類鋼是在18-8奧氏體型不銹鋼的基礎上,提高Cr含量或加入其它鐵素體元素而形成的,使鋼具有奧氏體加鐵素體雙相組織,又節(jié)約了Ni合金.根據(jù)兩相組織的特點,通過正確控制化學成分和熱處理工藝,這種雙相不銹鋼因奧氏體的存在降低了高Cr鐵素體鋼的脆性和晶體長大的傾向性,又保持其優(yōu)良的韌性和焊接性能;而鐵素體的存在又提高了奧氏體的屈服強度、抗晶間腐蝕能力和耐氯化物應力腐蝕能力.所以,雙相不銹鋼兼有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的優(yōu)點,很有發(fā)展前途。

在雙相不銹鋼的固溶組織中鐵素體相與奧氏體相各占一半左右,一般較少相的含量至少也要達到30%。

雙相不銹鋼的發(fā)展歷史

20世紀30年代,首先在瑞典的試驗室中研制出雙相不銹鋼(3RE60、Uranus50等).1935年法國獲得第一個專利.第一代雙相不銹鋼以美國40年代開發(fā)的329鋼為代表.隨后,前蘇聯(lián)、德國、美國、日本相繼研究開發(fā).70年代以來,隨著精煉技術的出現(xiàn)與普及以及連鑄技術的發(fā)展,開創(chuàng)了第二代18Cr型、22Cr型及25Cr型雙相不銹鋼,大多屬于超低C型,且含有Mo、Cu、Si等元素,提高了耐蝕性.80年代后期開發(fā)的超級雙相不銹鋼屬于第三代.這類鋼的特點是含C量僅有0101%～0102%,含Mo高達約4%和含[N]高達013%,鋼中的鐵素體含量占40%～45%,具有優(yōu)良的耐孔蝕性能,孔蝕當量值PREN>40%。

中國自70年代中期開始開發(fā).鋼鐵研究總院1974年開始從事雙相不銹鋼材料及耐腐蝕和焊接性能的研究,承擔了多項國家和部級研究課題,取得一系列成果,建立了中國雙相不銹鋼系列。

雙相不銹鋼的特殊性能

雙相不銹鋼的優(yōu)良特性

優(yōu)異的耐應力腐蝕性能和很高的耐酸腐蝕(醋酸、甲酸介質(zhì)等)性能.18-8型奧氏體不銹鋼在60℃以上中性氯化物溶液中容易發(fā)生應力腐蝕破裂,在微量氯化物及H2S的工業(yè)介質(zhì)中用這類不銹鋼制造的熱交換器、蒸發(fā)器等設備都存在著產(chǎn)生應力腐蝕的傾向,而含Mo雙相不銹鋼卻有良好的抗應力腐蝕能力。

(2)特別優(yōu)良的耐孔蝕性能和耐縫隙腐蝕性能.含25%Cr,尤其是含[N]的高Cr雙相不銹鋼這方面的性能尤為良好。

(3)有良好的耐疲勞腐蝕和磨損腐蝕性能.適合于某些腐蝕性介質(zhì)條件下的泵、閥等設備。

(4)綜合的力學性能.雙相不銹鋼有較高的強度和疲勞強度,屈服強度是18-8型奧氏體不銹鋼的2倍。

(5)良好的可焊性能.雙相不銹鋼熱裂傾向小,一般焊前不需預熱,焊后不需熱處理,又可與18-8型奧氏體不銹鋼等異種鋼焊接。

(6)低Cr雙相不銹鋼熱加工性能好.含18%Cr的低Cr雙相不銹鋼加熱溫度范圍寬,抗力小,可不經(jīng)過鍛造,直接軋制開坯生產(chǎn)鋼板。

(7)比奧氏體不銹鋼的導熱系數(shù)大,線脹系數(shù)小,與碳鋼接近.適合用作設備的襯里和生產(chǎn)復合板,也適合制造熱交換器的管芯。

雙相不銹鋼的缺點

(1)與奧氏體不銹鋼比較,耐熱性較低,一般控制在300℃以下的工作環(huán)境中使用。

(2)冷加工比18-8型奧氏體不銹鋼的加工硬化效應大,在管、板承受變形初期,需施加較大的力才能變形,管、板所產(chǎn)生的內(nèi)應力也較大。

(3)存在中溫脆性區(qū)(如σ相、475脆性),對熱處理及焊接不利。

(4)含25%Cr的雙相不銹鋼比奧氏體不銹鋼熱加工困難。

雙相不銹鋼的類型與牌號

總的來說,雙相不銹鋼的發(fā)展經(jīng)歷了三代,目前世界各國均有其牌號.典型的雙相不銹鋼有四大類型,分別為低合金型、中合金型、高合金型和超級型。

雙相不銹鋼的生產(chǎn)與應用

雙相不銹鋼的生產(chǎn)

雙相不銹鋼冶煉質(zhì)量要求高,價格較貴,產(chǎn)量不高,約占世界不銹鋼產(chǎn)量的1%.但20世紀90年代以后增加較快,1990年產(chǎn)量約214萬t,1999年達到11萬t,2002年約為22萬t.我國的主要產(chǎn)品是管、板和復合板,產(chǎn)量也不大,約2000t,2001年消費量約4000t,即有1/2隨工程進口。.

雙相不銹鋼的廣泛應用領域

雙相不銹鋼的實用化已有20多年的歷史,尤其是當代超低C含[N]雙相不銹鋼克服了焊接方面的一些問題,結(jié)合雙相不銹鋼所具有的耐局部腐蝕和綜合力學性能好的一些優(yōu)點,為焊接結(jié)構(gòu)材料的大量推廣和應用創(chuàng)造了條件,近十年市場銷售量增加很快,加之隨著超級雙相不銹鋼的步入市場,擴大了在一些苛刻介質(zhì)中的應用,使雙相不銹鋼的應用范圍不斷拓寬。

在雙相不銹鋼的選用方面,除了必須遵循一般不銹鋼的選用需要考慮的因素外,還需考慮雙相不銹鋼的特性規(guī)律。