双相不锈钢的发展历程及主要代表牌号

 双相不锈钢（Duplex Stainless Steel,DSS)为一类同时具有铁素体α相及奥氏体γ相两种显微组织的钢种，在固溶组织中两相的相比例约为1:1,且通常情况下要求这两相中量少相的含量不低于30%。双相不锈钢的性能特点是抗蚀能力较优、强度高且加工性能较佳。与铁素体不锈钢相比，双相不锈钢的塑性、韧性、焊接性能及抗晶间腐蚀性能都显著增强，此外其还拥有铁素体不锈钢高的导热系数、475℃脆性及超塑性等性能特点；与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢有较高的强度，较优的抗腐蚀疲劳、抗晶间腐蚀以及氯化物应卡联蚀破裂特性。这些性能特点使双相不锈钢对结构件意外事故（如爆炸、冲撞等）的应付具有实际使用价值，所以双相不锈钢材料发展迅速且被广泛地应用在造纸、石油开采、海洋运输、军事以及化工等领域，同时也引发了科研工作者对双相不锈钢的关注。

  双相组织于1927年被Griffiths及Bain最先发现，20世纪30年代开始，双相不锈钢得到发展和应用，典型代表为法国在1935年取得了Uranus50 钢种的专利。时至今日双相不锈钢的发展已经有了三代历程：第一代的代表是美国20世纪40年代开发的329钢，接着德国、英国、苏联及日本都开始探究这类钢种。瑞典于20世纪60年代中期开发了3RE60钢，主要目的是显著增强双相不锈钢的抗氯化物应力腐蚀破裂能力。第一代双相不锈钢的特性是含C量低、含Cr量为18%,具有较优的焊接和成型性能，被大量地应用为抗氯化物应力腐蚀破裂的材料；其缺点是在焊接状态下，因为铁素体含量高，导致焊缝热影响区韧性下降，并且耐应力腐蚀破裂性能和耐晶间腐蚀性能相比于基体金属较弱。因而第一代双相不锈钢钢的实际运用被局限在非焊接状态的条件下。第二代双相不锈钢的应用以阿维斯塔－波拉里特公司研究出的LDX2101为代表，这类钢种的特点：一是大多数都是超低碳型，并且含有增强抗腐蚀性能的Mo(钼）、Cu（铜）及Si(锡）等元素；二是含N(氮）元素，N的加入降低了材料的成本，减少了Ni的使用，N作为奥氏体形成元素能够提升富N奥氏体相的抗点蚀能力，并且可与富Cr、Mo元素的铁素体相获得平衡，进而增强双相不锈钢抗腐蚀能力，此外，N还能降低元素Cr、Ni等在双相不锈钢α相和γ相中的差异，进而降低DSS发生选择性腐蚀的可能性。第二代双相不锈钢的这些特点性能促进了瑞典、日本、法国、英国及德国等国家开始发展第二代双相不锈钢。第三代双相不锈钢以SAF2507、UR52N+、Zeron100等钢种为代表，该类钢发展在20世纪80年代后期称为超级双相不锈钢（Super DSS),其特性是含C量只有0.01%~0.02%、含Mo约4%、含N约0.3%、含铁素体40%~45%,孔蚀当量（PREN)大于40,其抗蚀能力较优。在中国，双相不锈钢的发展以北京钢铁研究总院于20世纪70年代中期开始研究发展DSS为标志，我国的双相不锈钢00Cr18Ni5Mo3Si2已经被收录于国家标准GB 3280、GB 1220、GB 4237.近年来，我国又成功研制了新型稀土双相不锈钢，这一举措在很大程度上增强了双相不锈钢的力学性能、工艺性能及耐蚀性能。韩国于20世纪90年代发布了双相不锈钢（专利申请号：96190623),其抗高温氧化能力、热塑性、冲击韧性及抗蚀能力都较优。国内外双相不锈钢的典型牌号及化学成分如表1.4所列。