双相不锈钢的研究进展

来源:用户上传      作者: 石伟锋

　　摘要：本文简述了双相不锈钢的发展历程，综述了近年来国内外双相不锈钢研究的进展情况，并对双相不锈钢未来的研究方向作了初步探讨。
　　关键词：双相不锈钢 研究进展 研究方向 发展趋势
　　
　　双相不锈钢兼有奥氏体不锈钢与铁素体不锈钢的特点，与奥氏体不锈钢相比，其屈服强度一般为Cr-Ni奥氏体不锈钢的2倍，具有很强的耐氯化物应力腐蚀、抗局部点蚀的能力[1]；与铁素体不锈钢相比，其塑性、韧性更高且无室温脆性[2]。由于双相不锈钢具有许多优异的性能，使其作为一种重要的可焊接结构材料，日益受到人们的重视并对其进行了大量的研究，取得了长足的进步。
　　1、双相不锈钢的发展概况
　　双相不锈钢出现于20世纪30年代，它经历了三个发展阶段。第一阶段是以SAF2304为代表的双相不锈钢，它的化学组成是23％Cr、4％Ni、0.1％N，不含钼且具有良好的耐腐蚀性；第二阶段是以SAF2205为代表的双相不锈钢，它的化学组成是22％Cr、5％Ni、O.17％N，PRE值较高且其耐腐蚀性能比SAF2304要高许多[3]；第三阶段是以SAF2507为代表的双相不锈钢，它的化学组成是25％Cr、6～7％Ni、3～4％Mo、0.2～0.3％N，其PRE值达到40，具有良好的耐氯化物应力腐蚀、点蚀等性能，主要用于含H2S或Cl等非常恶劣的腐蚀环境中[4]。
　　2、双相不锈钢国内外研究进展
　　2.1 双相不锈钢国内研究进展
　　20世纪70年代国内双相不锈钢开始了研究，北京钢铁研究总院最早开始这方面的研究工作，它开发的第一个钢种为00Crl8Ni5Mo3Si2且已纳入国家标准[5]。宝钢开发过的钢种有2205、25O7等。20世纪90年代末太钢开始研发双相不锈钢2205，目前已达到S3l803的标准。
　　国内一些学者对双相不锈钢进行了研究。谷莉等[6]总结了影响2205双相不锈钢焊接性的因素，指出冷却速度、氮含量、焊接热输入、σ相脆化及焊后消应力处理等都对双相不锈钢的焊接性产生重要影响。缪乐德等[7]研究了750℃下不同热处理时间对2205双相不锈钢析出相的影响，结果表明，在时效开始时先形成金属间相γ相，随着时间的延长，γ相减少，而σ相逐渐形成并最终占主量。鲍崇高等[8]对双相不锈钢26O5N与铁索体不锈钢Cr30的耐腐蚀性能进行了研究，试验中所用的2605N两相比例约为13.9％奥氏体和86.1％铁素体，试验结果表明2605N双相不锈钢的腐蚀速率远低于Cr30铁素体不锈钢，Cr30的腐蚀速率是双相不锈钢材料的7倍多。
　　2.2 双相不锈钢国外研究进展
　　目前，在双相不锈钢的研发方面，欧美各国处于领先水平，瑞典的Sandvik、美国的KA等公司是世界著名的双相不锈钢研发公司。亚洲的日本和韩国也是双相不锈钢的主要生产国，其钢种生产的水平较高。
　　国外一部分学者对双相不锈钢进行了研究。S.Sathiyanarayanan等[9]采用电化学方法比较了Ti6Al4V合金、传统的双相不锈钢（UNS31803）和AISI304奥氏体不锈钢在常见腐蚀液中的腐蚀行为，同时又探讨了双相不锈钢在生物医学领域中的应用性。结果表明，双相不锈钢的整体耐腐蚀性稍低于奥氏体不锈钢与钛合金。当浸入腐蚀液中时，双相不锈钢没有出现点蚀，与此同时双相不锈钢显示出与钛合金相似的耐局部腐蚀性能，可以认为双相不锈钢是钛合金的最佳替代材料。A.Cigada等[10]开发了一种具有高钼和高氮含量的25Cr-7Ni-4Mo-0.28N奥氏体-铁素体双相不锈钢，与传统的不锈钢相比，25Cr-7Ni-4Mo-0.28N双相不锈钢具有优良的耐腐蚀性能及力学性能，可以作为ASTM F138奥氏体不锈钢的替代材料。
　　3、双相不锈钢研究的发展趋势
　　目前，双相不锈钢展现出以下发展趋势。一方面，由于双相不锈钢具有高强度及良好耐腐蚀性能等特点，可以发展以2507为代表的超级双相不锈钢，从而可以部分代替超级奥氏体不锈钢904L等；另一方面，由于双相不锈钢具有节约资源的优势，可以开发一部分经济型双相不锈钢，以Mn、N元素代替Ni、Mo等贵金属，降低材料成本。此外，通过对双相不锈钢自身性能的改进及结合新工艺，使双相不锈钢与碳钢、低合金钢相复合，可以形成双相不锈钢复合材料，从而获取单一材料所不具备的性能。
　　4、结语
　　双相不锈钢是一种资源节约型的高性能的不锈钢产品，它的生产和应用符合不锈钢未来发展的方向。同时，双相不锈钢又是一种高技术、高附加值的产品，它的开发和生产不仅体现了不锈钢生产企业的技术水平，而且也可为企业创造更多的经济效益。随着超级双相不锈钢步入市场，进一步扩大双相不锈钢在一些苛刻介质中的应用领域，双相不锈钢的研究将成为未来钢铁研究的重要方向。
　　
　　参考文献：
　　[1]李长明，张亚男．双相不锈钢的研究探讨．材料热处理技术，2009，38（6）：45-47.
　　[2]高娃，罗建民，杨建君．双相不锈钢的研究进展及其应用[J]．兵器材料科学与工程，2005，28(3)：61-63.
　　[3]刘雄，丁秀平，何燕霖，李麟．2205双相不锈钢高温下σ相析出的原位观察．上海金属，2010，32(2):8-11.
　　[4]San Marchi A,Somerday B P,Zelinski J,et a1．Mechanical properties of super duplex stainless steel
　　2507 after gas phase[J]．The Minerals，Metals & Materials Society and ASM Internationa1,2007,39A：
　　1535-1542．
　　[5]李学锋，李正邦．含氮双相不锈钢及其冶金工艺[J]．特殊钢，2006，27(4)：36-38.
　　[6]谷莉，徐红彤，刘善春，胡玉霞．影响2205双相不锈钢焊接性因素的分析．工艺与装备，2010，（4）：49-50.
　　[7]缪乐德，张毅，王国栋，王治宇，邬君飞．对750℃不同热处理时间2205双相不锈钢析出相的定性定量分析．
　　冶金分析，2010,30(9):6-13.
　　[8]鲍崇高，潘继勇．双相不锈钢26O5N与铁索体不锈钢Cr30的腐蚀性能．铸造，2010,59（10）：1024-1026.
　　[9]S.Sathiyanarayanan,V.Muthupandi．Corrosion behaviour of
　　Ti6Al4V and duplex stainless steel
　　(UNS31803) in synthetic bio-fluids． Anti-Corrosion Methods and Materials,2002,49（1）：33-37.
　　[10]A.Cigada,D.Zaffe．CHARACTERIZATION OF A HIGH PERFORMANCE DUPLEX STAINLESS STEEL FOR ORTHOPEDIC
　　APPLICATIONS．Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology
　　Society,1990,12(5):2082-2084.

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