双相不锈钢的产生、发展和应用

 20世纪70年代初，低合金高强度钢的研究取得了一个重要突破，这就是双相钢的产生与发展。双相不锈钢是指主要由马氏体和铁素体所构成的一类高强度高延性低合金钢。它的出现不只把低合金高强度钢的发展推向一个新的强度与延性的综合平衡阶段，而且由于它的特殊性能以及国内外物理冶金学者对描述这类钢的组织和性能关系的新概念、新机制和新模型所进行的大量工作，从而大大丰富了物理和力学冶金的内容。

 双相不锈钢最初是采用临界区热处理生产的（后来控轧工艺的发展又产生了轧制双相钢），然而人们对临界区处理和两相组织力学性能的认识则经历了一段发展过程。40年代前后，热处理工作者发现，当钢在完全奥氏体化后如果冷却不当，或部分奥氏体化后的淬火组织中存在有铁素体等非马氏体组织时，会使钢的强度、冲击韧性，尤其是弹性极限降低。50年代的试验表明，在临界点温度附近进行摆动热处理，可以细化晶粒，大幅度提高钢的低温韧性，同时经临界区加热淬火后可以抑制钢的回火脆性。到了60年代，人们对马氏体相变理论和复合材料力学性能的研究有了新的认识和进展，使临界区热处理的应用发生了质的变化。1968年双相钢专利的发表是这种质变的表现。

 工业生产尤其汽车工业生产需要高强度冲压用钢，并为双相不锈钢的开发提供了动力，而双相钢的出现又对汽车结构轻量化、安全行驶以及提高汽车工业的竞争能力产生了深远的影响。美国麻省理工学院W.S.Owen教授在1980年发表的重要报告“一个简单的热处理能挽救底特律（汽车工业）吗？”说明了双相钢对美国四大工业支柱之一的汽车工业的重要性。

 双相不锈钢的产生与发展改变或丰富了过去人们熟悉的有关完全奥氏体化钢的物理和力学冶金中的某些概念。临界区加热时合金元素在热循环中再分配，奥氏体和铁素体共存时马氏体相变的拘束，两相塑性应变不相容情况下材料的变形特性，断裂源的位置和传播途径的多样性，岛状硬质相的强化机制以及描述双相钢抗拉强度的连续或不连续纤维复合材料强度的混合物定律等就是其中的一些例子。本书将归纳、评述近二十年来关于双相钢的物理和力学冶金研究中的进展。全书共分九章：

 第1章概述双相不锈钢的产生、发展和应用，以给读者一个关于双相不锈钢的概貌。

 第2章介绍临界区加热时奥氏体形成的特点、影响因素以及描述临界区热处理时奥氏体形成的体视特征的理论模型，为获得合适组织的双相不锈钢提供理论基础和途径。

 第3章介绍双相不锈钢的显微组织特征及其影响因素，为认识双相钢的性能特点提供显微组织基础。

 第4、5章详细论述双相不锈钢在单轴拉伸下的变形特性及描述这些变形特性的理论模型。应该说像双相不锈钢这样性能的理论预测值和实验值之间具有如此紧密的联系是较少见的。

 第6章介绍双相不锈钢的成形性、试验方法、表征参量及其与其他钢种的对比。作为主要用于冲压构件的双相不锈钢，了解其成形性或平面应力下的变形特性对于实际应用具有重要意义。

 第7章介绍解理断裂应力的意义、测试方法和双相不锈钢的解理断裂特性。这对理解组织特征对材料解理断裂应力的影响，扩大双相不锈钢的应用和进行安全设计都十分重要。

 作为交变负荷使用的构件（如汽车轮盘），材料的疲劳性能对构件使用寿命的预测十分重要，本书第8章介绍双相不锈钢的疲劳裂纹萌生、扩展和门坎值的实验结果，同时介绍双相不锈钢在腐蚀环境下使用时的性能－氢脆和工艺性能一点焊性。

 最后一章介绍双相不锈钢的生产和应用情况，我们希望本书尤其本章的内容可促进双相钢在我国早日开花结果。各章之间互有联系，但基本自成体系，可供单独阅读。本书的若干章节由《材料科学和测试技术丛书》编委孙珍宝先生审阅，第6章由北京航空学院钟群鹏教授校阅，他们提出的宝贵意见已经著者采用于书中，在此敬表谢意。本书涉及物理和力学冶金的广大领域，限于作者水平，编著中可能有不当之处，热情希望读者多加指正。