超级双相不锈钢的研究

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      双相不锈钢的发展始于30年代，法国1935年获得第一个专利，至今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及沿晶界析出碳化物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。前苏联50年代发展了含稳定化元素钛的08X2lH5T和08x2lH6M2T钢，同时德国开发了1．458Z钢，法国开发了Urnnus50钢，英国研制成功了Ferralium255钢，还有日本在美国329钢的基础上降低碳含量，提出了329J。钢种，这些双相不锈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，其特点是超低碳，含铬量为18％，焊接及成型性能良好，可广泛代替AIsl304L、316L用作耐氯离子应力腐蚀的材料。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，可容易地冶炼出超低碳的钢，同时发现氮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氮双相不锈钢并开发了双相不锈钢新的应用领域。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ASTM A789和A790标准。此外，法国有uRANUS系列，英国有ZERON铸钢系列，德国也有了纳标的系列牌号钢种。80年代后期发展的超级双相不锈钢(SuperDss)属于第三代双相不锈钢，牌号有SAF2507，UR52N+，zeronl00等，这类钢的特点是含碳量特低(C 0．01％～0．02％)，含高钼和高氮(Mo 1％～4％，N 0．1％～0．3％)，钢中铁素体含量40％～50％，此类钢具有优良的耐孔蚀性能，孔蚀抗力当量值(PRE=Cr％+3.3×Mo％+16×N％)大于40⋯。韩国1996年公开的双相不锈钢(专利申请号：96190623)，具有优越的热塑性、抗高温氧化性能、耐腐蚀性能和冲击韧性。我国自70年代中期开始发展双相不锈钢，北京钢研总院最早开展这方面研究工作，研制的00Crl 8Ni5M03Si2双相不锈钢已纳入国家标准GBl220，GB3280，GB4237。另外，五二研究所在分析国外双相不锈钢发展的基础上，研制成功了新型稀土双相不锈钢SG52，其抗点蚀当量PRE≥40。该钢采用稀土改性，并以氮代镍，具有良好的力学性能、工艺性能和抗腐蚀性能。

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      σ相 σ相属于TCP相，是双相不锈钢中危害最大的一种析出相。σ相相系以Fe、Gr为主要成分，硬而脆，可显著降低钢的韧性和塑性。在Fe-Gr二元合金中，只有当温度低于820℃时，σ相才能以很慢的速度析出，往往需数小时。然而在双相不锈钢中因为Ni和Mo的存在，尤其是Mo的加入，促进了σ相的析出，不仅是σ相的析出 温度上移至950℃左右，而且是σ相的析出速度大大加快，所以，要想避免σ相的析出，必须以更快的冷却速度通过900℃的鼻尖区域。σ相是一种硬而脆的金属间相，主要有Fe-Gr-Mo等元素组成，相中富集了Gr、Mo等主要合金元素，它的出现不仅使钢的韧性显著 降低，而且也影响双相不锈钢的耐腐蚀性能。因此在加热或热处理时必须设法快速通过σ相形成区，以防止σ相的形成。
χ相 在奥氏体-铁素体双相不锈钢中，在650℃～950℃加热，由于出现α→γ2+χ反应而产生χ相。在700～900℃较高温度时，χ相有时仅为一个能转变为σ相的亚稳相。χ相一般出现在含Mo的α+γ双相不锈钢中。χ相与σ相一样，也是一种无磁性的脆性相，它的生成同样显著降低钢的塑性、热性和耐蚀性。
R相 在某些奥氏体-铁素体双相不锈钢中也观察到R相存在，R相在25Cr-7Ni-Mo双相不锈钢中，沿α相基体的{110}面析出，它同样是脆性相，对钢的韧性有害，同时降低钢的耐点蚀性能。
α′相 α′相是富铬的α相，含铬量可高达62-83%，含铁量为37-17.5%，尺寸介于1020nm左右，此相具有体心立方结构且无磁性。经固溶处理后具有奥氏体+铁素体双相组织的不锈钢，在经400-550℃重新长期加热后，在铁素体内会产生α→α′转变。此时，钢的硬度增加，韧性显著降低，即所谓475℃脆性。


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2016-8-31 18:46 上传

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超级双相不锈钢