双相不锈钢的发展历史
双相不锈钢(Duplex Stainless Steel,DSS)是指其固溶组织由铁素体相与奥氏体相组成,而且其中每相的比例约为45-55%(量少相至少占30%)的不锈钢。由于双相不锈钢具有铁素体和奥氏体的两相组织结构,因而具有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点,兼具优良的力学性能和耐腐蚀性能从而备受青睐。
双相不锈钢的发展与应用开始于20世纪30年代,1936年,名为Uranus50的钢种在法国获得第一个双相不锈钢专利,迄今为止,双相不锈钢已经发展了三代[14]。从图2.1可以看出双相不锈钢的发展历史。
第一代双相不锈钢以20世纪40年代美国开发的AISI 329为代表钢种,有较高的Cr和Mo,耐局部腐蚀性能好,但因含碳量较高(C>0.1%),故焊接时易失去相的平衡,碳化物沿晶界析出并导致耐蚀性及韧性下降,焊后必须经过热处理,一般只用于铸锻件,在应用上受到了一定限制。50年代前苏联发展了含稳定化元素钛的08X21H5T和08X21H6M2T 钢,同时德国开发了1.4582钢,法国开发了Umnus50钢,英国研制成功了Ferralium255 钢,以及日本在美国329钢的基础上降低碳含量,开发了329J钢种。
20世纪60年代中期,瑞典开发出了著名的3RE60钢,它是第一代双相不锈钢的典型代表,特点是超低碳,含Cr量为18%,焊接及成型性能良好,可广泛代替AISI 304L和316L钢用作耐氯离子应力腐蚀的材料。但是该钢在焊接热影响区易出现单相铁素体组织,从而使耐应力腐蚀及晶间腐蚀性能下降。
70年代后期以来,随着二次精炼技术的应用和普及,可容易地冶炼出超低碳的钢,使一系列新型不锈钢钢种的产生成为可能。同时发现N作为奥氏体形成元素对双相不锈钢有提高耐腐蚀性能的重要作用,改进了第一代双相不锈钢的缺点,从而开创了第二代新型的含氢双相不锈钢,并开辟了双相不锈钢新的应用领域,如石油化工、造纸、化肥、制盐、造船等行业。第二代双相不锈钢不论是18Cr型,还是22Cr或25Cr型大多数属于超低碳型,已纳入了美国的ASTMA789 和A790标准。此外,法国有URANUS系列,英国有ZERON铸钢系列。
80年代后期发展的超级双相不锈钢属于第三代双相不锈钢,这类钢的特点是含碳量极低(C0.01-0.02%),含高Mo和高N(Mo1-4%,N0.1-0.3%),钢中铁素体含量40-50%,此类钢具有优良的耐孔蚀性能,抗点蚀当量值大于40。1996年韩国公开的双相不锈钢,具有优越的抗热塑性、耐腐蚀性能、抗高温氧化性能和冲击性能。
2010年世界双相不锈钢年产量已达到30万吨,并以每年17%的速率增长;瑞典、芬兰和法国作为主要生产国家,产品包括管、热轧卷板和热轧中板等。我国双相不锈钢的研究始于70年代中期,太钢从20世纪90年代末开始研发2205双相不锈钢,2005年推向市场;宝山钢铁股份有限公司曾为我国西气东输提供了几百吨的2205双相不锈钢钢管。
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