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国外双相不锈钢的发展概况
发布者: 发布时间:2020/10/20 阅读:222

 1927年Bain和Griffiths首先发现了双相组织,1930年J.Hochmann偶然发现提高奥氏体不锈钢中的含铬量不仅使钢具有磁性,而且提高了钢的耐晶间腐蚀性能。双相不锈钢的发展与应用开始于20世纪30年代,法国在1935年获得第一个专利。双相不锈钢已经发展了三代。第一代双相不锈钢以美国40年代开发的329钢为代表,含高铬、钼,耐局部腐蚀性能好,但含碳量较高(≤0.1% C),因此焊接时失去相的平衡,沿晶界析出碳化物导致耐腐蚀性及韧性下降,焊后必须经过热处理,一般用于铸锻件,在应用和发展上受到限制。前苏联50年代发展了含稳定元素钛的08X21H5T 和08X21H6M2T钢,德国也有1.4582,法国有Uranus50,英国有Ferralium255,日本在美国329钢基础上降碳,提出了329J1钢种,这些钢都可以作为可焊接的结构件使用。随后至60年代中期瑞典开发了著名的3RE60钢,它是第一代双相不锈钢的代表钢种,特点是超低碳,含铬量为18%,焊接及成型性能良好,广泛代替AISI304L,316L用作耐氯离子应力腐蚀的材料,该钢的问题是在焊接热影响区易出现单相铁素体组织,导致耐应力腐蚀及晶间腐蚀性能下降。70年代以来随着二次精炼技术AOD和VOD等方法的出现与普及以及连接技术的发展,容易炼出超低碳(≤0.03% C)的钢,同时发现氮作为奥氏体形成元素对双相不锈钢有重要作用:在焊接接头热影响区快速冷却时,氮促进了高温下形成的铁素体逆转变为足够的二次奥氏体以维持必要的相平衡,提高了焊接接头的耐腐蚀性;氮可以提高富氮奥氏体相的耐孔蚀能力,与富铬、钼的铁素体相取得平衡,提高了材料整体的耐孔蚀性能;氮能减轻铬、钼等元素在两相中分布的差异,降低选择腐蚀的倾向性。正是利用氮元素的独特效果,以及钢中容易获得超低碳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氮双相不锈钢,开发了新的应用领域。第二代双相不锈钢不论是18Cr型,还是22Cr和25Cr型大多数属于超低碳型,并且含有钼、铜或硅等提高耐腐蚀性的元素。针对酸性油井井管及管线用钢要求,瑞典开发出了SAF2205,此钢种已纳入美国的ASTMA789和A790标准。日本有近十个厂家都在生产双相不锈钢,应用范围很宽,如应用于工业用水及海水热交换器、尿素高压设备、硝酸设备等。法国有URANUS系列,英国有ZERON铸钢系列,德国也有纳标的系列牌号。

 

 八十年代以后,特别是近海油气工业的发展,增加了对22%铬双相不锈钢的需求量。同时,也由于使用环境的苛刻,而发现了第二代双相不锈钢的局限性,如耐海水腐蚀的能力,以及焊后性能等等。因此,大量的开发工作都集中在如何研制耐腐蚀性更好的双相不锈钢。在此阶段,理论研究工作也有了较大的发展。根据现代冶金理论,热力学理论和利用计算机手段,完成了大量对双相不锈钢的焊接技术、焊接冶金学和对性能影响等的研究工作,取得了显著的成果。首先发现了氮元素的重要意义。大量实验结果表明氮控制着焊接接头的金相显微组织[8]。含氮量的多少,直接影响着焊后性能。在亚平衡条件下,氮在控制固态相变动力学上起着重要作用,同时利用热力学基本数据可以推测出经热处理和焊接热循环后的相转变[9]。这样,就为根据母材、焊缝和焊后热影响区的最佳显微组织来设计不锈钢的成分打下了基础。80年代后期发展的超级双相不锈钢(SuperDSS)[3,10]是属于第三代双相不锈钢,牌号有SAF2507、UR52N+、Zeron100等,这类钢的特点是含碳量低(C0.01%~0.02%),含高钼和高氮(Mo约4%,N约0.3%),钢中铁素体含量40%~45%,此类钢具有优良的耐孔蚀性能,孔蚀抗力当量值大于40。与第一和第二代双相不锈钢相比,第三代双相不锈钢在耐腐蚀性能方面有很大的提高。不仅耐应力腐蚀破裂,同时也可以应用在海水环境中。

 

 如今世界双相不锈钢的年产量不是很高,约占世界不锈钢产量的1%,但其年增长速率很快,自1990年以来每年以17%的速率增长。1990年年产量2.4万吨,到1999年已达11万吨。欧洲双相不锈钢的生产和应用较普及,日本也生产,美国其应用还不很普遍。从产量或市场占有量来看,第二代双相不锈钢中的S31803和SAF2205 (00Cr22Ni5Mo3N)牌号约占80%。超级双相不锈钢约占13%。从生产品种来看,热轧板约占71%,主要用于制造焊管和容器,冷轧板约占14%,无缝管约占8%。

 

 
 

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