雙相不銹鋼的研究進展

摘要：本文簡述了雙相不銹鋼的發展歷程，綜述了近年來國內外雙相不銹鋼研究的進展情況，并對雙相不銹鋼未來的研究方向作了初步探討。

關鍵詞：雙相不銹鋼 研究進展 研究方向 發展趨勢

雙相不銹鋼兼有奧氏體不銹鋼與鐵素體不銹鋼的特點，與奧氏體不銹鋼相比，其屈服強度一般為Cr-Ni奧氏體不銹鋼的2倍，具有很強的耐氯化物應力腐蝕、抗局部點蝕的能力[1]；與鐵素體不銹鋼相比，其塑性、韌性更高且無室溫脆性[2]。由于雙相不銹鋼具有許多優異的性能，使其作為一種重要的可焊接結構材料，日益受到人們的重視并對其進行了大量的研究，取得了長足的進步。

1、雙相不銹鋼的發展概況

雙相不銹鋼出現于20世紀30年代，它經歷了三個發展階段。第一階段是以SAF2304為代表的雙相不銹鋼，它的化學組成是23％Cr、4％Ni、0.1％N，不含鉬且具有良好的耐腐蝕性；第二階段是以SAF2205為代表的雙相不銹鋼，它的化學組成是22％Cr、5％Ni、O.17％N，PRE值較高且其耐腐蝕性能比SAF2304要高許多[3]；第三階段是以SAF2507為代表的雙相不銹鋼，它的化學組成是25％Cr、6～7％Ni、3～4％Mo、0.2～0.3％N，其PRE值達到40，具有良好的耐氯化物應力腐蝕、點蝕等性能，主要用于含H2S或Cl等非常惡劣的腐蝕環境中[4]。

2、雙相不銹鋼國內外研究進展

2.1 雙相不銹鋼國內研究進展

20世紀70年代國內雙相不銹鋼開始了研究，北京鋼鐵研究總院最早開始這方面的研究工作，它開發的第一個鋼種為00Crl8Ni5Mo3Si2且已納入國家標準[5]。寶鋼開發過的鋼種有2205、25O7等。20世紀90年代末太鋼開始研發雙相不銹鋼2205，目前已達到S3l803的標準。

國內一些學者對雙相不銹鋼進行了研究。谷莉等[6]總結了影響2205雙相不銹鋼焊接性的因素，指出冷卻速度、氮含量、焊接熱輸入、σ相脆化及焊后消應力處理等都對雙相不銹鋼的焊接性產生重要影響?？姌返碌萚7]研究了750℃下不同熱處理時間對2205雙相不銹鋼析出相的影響，結果表明，在時效開始時先形成金屬間相γ相，隨著時間的延長，γ相減少，而σ相逐漸形成并最終占主量。鮑崇高等[8]對雙相不銹鋼26O5N與鐵索體不銹鋼Cr30的耐腐蝕性能進行了研究，試驗中所用的2605N兩相比例約為13.9％奧氏體和86.1％鐵素體，試驗結果表明2605N雙相不銹鋼的腐蝕速率遠低于Cr30鐵素體不銹鋼，Cr30的腐蝕速率是雙相不銹鋼材料的7倍多。

2.2 雙相不銹鋼國外研究進展

目前，在雙相不銹鋼的研發方面，歐美各國處于領先水平，瑞典的Sandvik、美國的KA等公司是世界著名的雙相不銹鋼研發公司。亞洲的日本和韓國也是雙相不銹鋼的主要生產國，其鋼種生產的水平較高。

國外一部分學者對雙相不銹鋼進行了研究。S.Sathiyanarayanan等[9]采用電化學方法比較了Ti6Al4V合金、傳統的雙相不銹鋼（UNS31803）和AISI304奧氏體不銹鋼在常見腐蝕液中的腐蝕行為，同時又探討了雙相不銹鋼在生物醫學領域中的應用性。結果表明，雙相不銹鋼的整體耐腐蝕性稍低于奧氏體不銹鋼與鈦合金。當浸入腐蝕液中時，雙相不銹鋼沒有出現點蝕，與此同時雙相不銹鋼顯示出與鈦合金相似的耐局部腐蝕性能，可以認為雙相不銹鋼是鈦合金的最佳替代材料。A.Cigada等[10]開發了一種具有高鉬和高氮含量的25Cr-7Ni-4Mo-0.28N奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼，與傳統的不銹鋼相比，25Cr-7Ni-4Mo-0.28N雙相不銹鋼具有優良的耐腐蝕性能及力學性能，可以作為ASTM F138奧氏體不銹鋼的替代材料。

3、雙相不銹鋼研究的發展趨勢

目前，雙相不銹鋼展現出以下發展趨勢。一方面，由于雙相不銹鋼具有高強度及良好耐腐蝕性能等特點，可以發展以2507為代表的超級雙相不銹鋼，從而可以部分代替超級奧氏體不銹鋼904L等；另一方面，由于雙相不銹鋼具有節約資源的優勢，可以開發一部分經濟型雙相不銹鋼，以Mn、N元素代替Ni、Mo等貴金屬，降低材料成本。此外，通過對雙相不銹鋼自身性能的改進及結合新工藝，使雙相不銹鋼與碳鋼、低合金鋼相復合，可以形成雙相不銹鋼復合材料，從而獲取單一材料所不具備的性能。

4、結語

雙相不銹鋼是一種資源節約型的高性能的不銹鋼產品，它的生產和應用符合不銹鋼未來發展的方向。同時，雙相不銹鋼又是一種高技術、高附加值的產品，它的開發和生產不僅體現了不銹鋼生產企業的技術水平，而且也可為企業創造更多的經濟效益。隨著超級雙相不銹鋼步入市場，進一步擴大雙相不銹鋼在一些苛刻介質中的應用領域，雙相不銹鋼的研究將成為未來鋼鐵研究的重要方向。

參考文獻：

[1]李長明，張亞男．雙相不銹鋼的研究探討．材料熱處理技術，2009，38（6）：45-47.

[2]高娃，羅建民，楊建君．雙相不銹鋼的研究進展及其應用[J]．兵器材料科學與工程，2005，28(3)：61-63.

[3]劉雄，丁秀平，何燕霖，李麟．2205雙相不銹鋼高溫下σ相析出的原位觀察．上海金屬，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]李學鋒，李正邦．含氮雙相不銹鋼及其冶金工藝[J]．特殊鋼，2006，27(4)：36-38.

[6]谷莉，徐紅彤，劉善春，胡玉霞．影響2205雙相不銹鋼焊接性因素的分析．工藝與裝備，2010，（4）：49-50.

[7]繆樂德，張毅，王國棟，王治宇，鄔君飛．對750℃不同熱處理時間2205雙相不銹鋼析出相的定性定量分析．

冶金分析，2010，30(9):6-13.

[8]鮑崇高，潘繼勇．雙相不銹鋼26O5N與鐵索體不銹鋼Cr30的腐蝕性能．鑄造，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.