国内外双相不锈钢研究进展及发展方向

国内外双相不锈钢研究进展及发展方向1、双相不锈钢简介双相不锈钢是指在其固溶组织由铁素体与奥氏体双相组成，而且其中一相比例约为45％～55％(量少相至少占30%)的不锈钢。由于两相组织的特征使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，与铁素体不锈钢比，其韧性高、脆性转变温度低、耐晶间腐蚀和焊接性能好，同时保留了铁素体钢导热系数高、膨胀系数小的优点。与奥氏体不锈钢相比，其屈服强度是奥氏体不锈钢的两倍，耐氯化物应力腐蚀断裂能力均明显高于300系列的奥氏体不锈钢，耐孔蚀和缝隙腐蚀的能力类似与316不锈钢。双相不锈钢由于其优异的力学性能和耐腐蚀性能广泛应用于油气、石化、化肥、桥梁、建筑以及化学品船等行业。2、双相不锈钢国外研究进展双相不锈钢的发展开始于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，至今双相不锈钢已发展了三代。第一代双相不锈钢以瑞典的3RE60，美国的AISI329为代表钢种。3RE60是专为提高耐氯化物应力腐蚀断裂性能而研制的双相不锈钢。AISI329型双相不锈钢广泛用于硝酸装置的热交换器管道。第一代双相不锈钢有良好的性能特点，但在焊接状态下有局限性。焊缝的热影响区由于铁素体过多而韧性低，并且耐腐蚀性明显低于基体金属。这些局限因素使第一代双相不锈钢的应用仅限于非焊接状态下的一些特定应用。1968年不锈钢精炼工艺--氩氧脱碳(AOD)的发明，使一系列新不锈钢钢种的产生成为可能。AOD所带来的诸多进步之一便是合金元素氮的添加。双相不锈钢添加氮可以使焊接状态下热影响区的韧性和耐腐蚀性接近于基体金属的性能，氮还降低了有害金属间相的形成速率。含氮的双相不锈钢被称为第二代双相不锈钢。2205是第二代双相钢的代表钢种并广泛应用于海上石油平台、化工、造纸等多个领域。20世纪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，代表牌号有SAF2507，UR52N，Zeron100等，这类钢的特点是含碳量低(0.01～0.02%)，含高钼和高氮(Mo1～4%，N0.1～0.3%)。此类钢具有优良的耐孔蚀性能。孔蚀当量(PREN=1[%Cr]+3.3[%Mo]+(12.8～30)[%N])大于40。从目前的研究和生产水平来看，欧美在双相不锈钢的研发和生产以及用户的认同程度上都处于领先水平，其代表公司有瑞典的Outokumpu，Sandvik，美国的KA，KL公司。在亚洲日本和韩国是双相不锈钢的主要生产国，其钢种生产的水平与欧美相比有一定的差距，以2205的生产为例，日本和韩国主要生产的主要牌号是S31803，而欧美生产的主要牌号为S32205。3、双相不锈钢的国内研究进展国内双相不锈钢的研究开始于20世纪70年代中期，北京钢铁研究总院最早开始这方面的研究工作，研制的00Cr18Ni5Mo3Si2已纳入国家标准。宝钢特钢公司曾生产过2507的超级双相不锈钢管材。宝钢浦钢公司曾生产过2205的板材。但其生产的批量很小，成材率较低，主要用于特殊用途。目前在国内能够以商品材供货的有太钢和宝钢。太钢从20世纪90年代末开始研发双相不锈钢2205，到2005年向市场推出其产品，太钢生产的2205达到S31803的标准要求水平。太钢的专利(申请号：200810079771.9)公开了一种低镍双相不锈钢，此双相不锈钢具有成本低、强度高的优点。宝钢一钢公司也于2006年开始研发Cr22型双相不锈钢，现在已经可以生产4～8mm的卷板和14～30mm的中板2205。宝钢的专利(申请号：200810079771.9)公开了一种高氮低镍双相不锈钢，其具有优良的室温冲击性能和抗腐蚀性能，可广泛的应用于沿海建筑、石油化工等领域。值的注意的是，一些中小不锈钢企业也开始双相不锈钢方面的研究，比如浙江的久立集团开展了双相不锈钢钢管方面的研发，嘉兴的东方特钢开展了双相不锈钢中厚板方面的研发。4、双相不锈钢的未来发展方向近年来，随着Ni价的不断上涨和大幅波动，双相不锈钢呈现出两头发展的趋势。其一，充分发挥双相不锈钢资源节约的优势，发展以2101等经济型双相不锈钢，其发展方向为代替传统的300系列奥氏体不锈钢，其设计思想以Mn、N元素代替Ni、Mo等贵金属。其二。是充分发挥双相不锈钢高强度、良好耐腐蚀性能的特点，发展以2507和2906为代表的超级双相不锈钢，以部分代替超级奥氏体不锈钢904L、254Mo等。从双相不锈钢国内外发展情况可以看出，双相不锈钢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，同时也可为企业创造更多的经济效益。可以预料，双相不锈钢的使用比例在今后会进一步扩大，双相不锈钢的发展有着光明的前景。