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    國外雙相不銹鋼的發展概況
    發布者: 發布時間:2020/10/20 閱讀:295

     1927年Bain和Griffiths首先發現了雙相組織,1930年J.Hochmann偶然發現提高奧氏體不銹鋼中的含鉻量不僅使鋼具有磁性,而且提高了鋼的耐晶間腐蝕性能。雙相不銹鋼的發展與應用開始于20世紀30年代,法國在1935年獲得第一個專利。雙相不銹鋼已經發展了三代。第一代雙相不銹鋼以美國40年代開發的329鋼為代表,含高鉻、鉬,耐局部腐蝕性能好,但含碳量較高(≤0.1% C),因此焊接時失去相的平衡,沿晶界析出碳化物導致耐腐蝕性及韌性下降,焊后必須經過熱處理,一般用于鑄鍛件,在應用和發展上受到限制。前蘇聯50年代發展了含穩定元素鈦的08X21H5T 和08X21H6M2T鋼,德國也有1.4582,法國有Uranus50,英國有Ferralium255,日本在美國329鋼基礎上降碳,提出了329J1鋼種,這些鋼都可以作為可焊接的結構件使用。隨后至60年代中期瑞典開發了著名的3RE60鋼,它是第一代雙相不銹鋼的代表鋼種,特點是超低碳,含鉻量為18%,焊接及成型性能良好,廣泛代替AISI304L,316L用作耐氯離子應力腐蝕的材料,該鋼的問題是在焊接熱影響區易出現單相鐵素體組織,導致耐應力腐蝕及晶間腐蝕性能下降。70年代以來隨著二次精煉技術AOD和VOD等方法的出現與普及以及連接技術的發展,容易煉出超低碳(≤0.03% C)的鋼,同時發現氮作為奧氏體形成元素對雙相不銹鋼有重要作用:在焊接接頭熱影響區快速冷卻時,氮促進了高溫下形成的鐵素體逆轉變為足夠的二次奧氏體以維持必要的相平衡,提高了焊接接頭的耐腐蝕性;氮可以提高富氮奧氏體相的耐孔蝕能力,與富鉻、鉬的鐵素體相取得平衡,提高了材料整體的耐孔蝕性能;氮能減輕鉻、鉬等元素在兩相中分布的差異,降低選擇腐蝕的傾向性。正是利用氮元素的獨特效果,以及鋼中容易獲得超低碳改進了第一代雙相不銹鋼的缺點,從而開創了第二代新型的含氮雙相不銹鋼,開發了新的應用領域。第二代雙相不銹鋼不論是18Cr型,還是22Cr和25Cr型大多數屬于超低碳型,并且含有鉬、銅或硅等提高耐腐蝕性的元素。針對酸性油井井管及管線用鋼要求,瑞典開發出了SAF2205,此鋼種已納入美國的ASTMA789和A790標準。日本有近十個廠家都在生產雙相不銹鋼,應用范圍很寬,如應用于工業用水及海水熱交換器、尿素高壓設備、硝酸設備等。法國有URANUS系列,英國有ZERON鑄鋼系列,德國也有納標的系列牌號。

     

     八十年代以后,特別是近海油氣工業的發展,增加了對22%鉻雙相不銹鋼的需求量。同時,也由于使用環境的苛刻,而發現了第二代雙相不銹鋼的局限性,如耐海水腐蝕的能力,以及焊后性能等等。因此,大量的開發工作都集中在如何研制耐腐蝕性更好的雙相不銹鋼。在此階段,理論研究工作也有了較大的發展。根據現代冶金理論,熱力學理論和利用計算機手段,完成了大量對雙相不銹鋼的焊接技術、焊接冶金學和對性能影響等的研究工作,取得了顯著的成果。首先發現了氮元素的重要意義。大量實驗結果表明氮控制著焊接接頭的金相顯微組織[8]。含氮量的多少,直接影響著焊后性能。在亞平衡條件下,氮在控制固態相變動力學上起著重要作用,同時利用熱力學基本數據可以推測出經熱處理和焊接熱循環后的相轉變[9]。這樣,就為根據母材、焊縫和焊后熱影響區的最佳顯微組織來設計不銹鋼的成分打下了基礎。80年代后期發展的超級雙相不銹鋼(SuperDSS)[3,10]是屬于第三代雙相不銹鋼,牌號有SAF2507、UR52N+、Zeron100等,這類鋼的特點是含碳量低(C0.01%~0.02%),含高鉬和高氮(Mo約4%,N約0.3%),鋼中鐵素體含量40%~45%,此類鋼具有優良的耐孔蝕性能,孔蝕抗力當量值大于40。與第一和第二代雙相不銹鋼相比,第三代雙相不銹鋼在耐腐蝕性能方面有很大的提高。不僅耐應力腐蝕破裂,同時也可以應用在海水環境中。

     

     如今世界雙相不銹鋼的年產量不是很高,約占世界不銹鋼產量的1%,但其年增長速率很快,自1990年以來每年以17%的速率增長。1990年年產量2.4萬噸,到1999年已達11萬噸。歐洲雙相不銹鋼的生產和應用較普及,日本也生產,美國其應用還不很普遍。從產量或市場占有量來看,第二代雙相不銹鋼中的S31803和SAF2205 (00Cr22Ni5Mo3N)牌號約占80%。超級雙相不銹鋼約占13%。從生產品種來看,熱軋板約占71%,主要用于制造焊管和容器,冷軋板約占14%,無縫管約占8%。

     

     
     

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