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近年中國雙相不銹鋼、2205不銹鋼板的發展


作者編輯: | 日期:2018-07-06 17:13:36 | 信息來源:


近年來,我國雙相不銹鋼的使用不光在傳統的石化職業得以進一步拓寬,并且,在油氣運送、化學品船制造、核電、修建等范疇得以使用及拓寬。我國雙相不銹鋼除用于國內項目建造外,因為其產值、質量不斷進步,還在中東、東歐等區域得以使用。


自從法國在1935年取得第一個專利,在二十世紀,雙相不銹鋼的開展閱歷了三代。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,耐部分腐蝕功能好,但含碳量較高(≤0.1%C),60年代中期瑞典開發的3RE60鋼現已是超低碳型雙相不銹鋼。70年代以來,二次精粹技能的開展,以及氮元素對保持相平衡、進步耐蝕性重要作用的發現,成為雙相不銹鋼的重要里程碑,開展了超低碳型含N第二代雙相不銹鋼,其代表鋼種為2205。在此根底上,經過進一步進步合金含量及PREN值,于20世紀80年代后期開展了第三代雙相不銹鋼即超級雙相不銹鋼,其PREN值大于40,代表牌號有SAF2507、UR52N+、ZERON100等,這類鋼較高的鉻、鎳、鉬和氮等合金元素的含量,較好地平衡了鐵素體和奧氏體之間的相份額,使之有更佳的耐腐蝕性及更高的強度。

進入二十一世紀后,特超級雙相不銹鋼和經濟型雙相不銹鋼成為雙相不銹鋼兩個重要開展方向。特超級雙相不銹鋼含有更高的合金元素,取得更高強度和愈加優秀的耐蝕性。經濟型雙相不銹鋼具有低鎳量且不含鉬或僅含少數鉬的成分特色,較低本錢使經濟型雙相不銹鋼成為304、316奧氏體不銹鋼乃至2205雙相不銹鋼的有力競爭者,一起,也成為雙相不銹鋼重要開展方向及增長點。

經過80余年的開展,盡管雙相不銹鋼年產值只占不銹鋼產值的缺乏1%,但雙相不銹鋼己經成為不銹鋼宗族中不可或缺的,與馬氏體、鐵素體、奧氏體不銹鋼并排的鋼類。與此一起,鑒于雙相不銹鋼奧氏體和鐵素體相各約占一半的安排特色,在成分規劃上需求奧氏體和鐵素體構成元素的合理匹配,且過高的合金含量將對有害相防止、熱加工及鍛煉帶來更高的難度,雙相不銹鋼開展到今日,現已構成了包含三代雙相不銹鋼、經濟型雙相不銹鋼、特超級雙相不銹鋼等在內的相對完好的系列。

我國早在二十世紀七十年代開端進行雙相不銹鋼的研討、開發,并確立了含N雙相不銹鋼的開展方向,跟著雙相不銹鋼在世界上的不斷開展,雙相不銹鋼在我國也在閱歷相似的開展階段,并且不斷與世界接軌、縮小與世界間的間隔,我國雙相不銹鋼在產值不斷增加的一起,在2000年后,在雙相不銹鋼研討、出產、使用、規范擬定等方面均得到了較大的開展。

2

近年來我國雙相不銹鋼的研討進展


因為雙相不銹鋼較高的合金含量及奧氏體、鐵素體相各約占一半的兩相安排特色,賦予其較高的強度及優秀的耐腐蝕功能,也給其加工出產及安排操控帶來相應的難度。

適應雙相不銹鋼開展的潮流,近年來,雙相不銹鋼的研討在我國的重視度不斷進步。對我國知網2000~2014年之間與雙相不銹鋼相關的一千余篇論文及報導進行計算發現,2000年文獻只有缺乏10篇,2001~2004年文獻數量為20~40篇/年,2005~2008年文獻數量為40~60篇/年,2009~2014年間,與雙相不銹鋼相關的文獻迅速增加,并一向穩定在每年100篇以上。

跟著對雙相不銹鋼認識的不斷深化,我國雙相不銹鋼工作者的研討也逐步深化,近年來在熱塑性、有害分出相及N合金元素操控方面取得了如下的研討進展。

2.1 雙相不銹鋼熱塑性研討

因為雙相不銹鋼中的兩相安排高溫下的硬度不同以及在熱變形過程中具有不同的軟化機制, 在奧氏體和鐵素體中具有不均衡的應力和應變散布,在高溫熱變形過程中,裂紋在雙相不銹鋼的相界形核和擴展[1]。雙相不銹鋼的熱塑性不光與鋼種密切相關,還遭到應變速率、變形溫度、奧氏體相的描摹等要素的影響[2],[3],[4],近年來,熱塑性一向是我國雙相不銹鋼工作者的研討熱點之一。

選用熱拉伸的辦法對幾種典型雙相不銹鋼(2101、2205、2507)在變形溫度950~1200℃區間的熱塑性進行研討。由圖1可見,跟著變形溫度的升高,雙相不銹鋼的抗拉強度逐步下降,在同一變形溫度下,合金含量的進步顯著進步鋼的抗拉強度,與此一起,跟著變形溫度的升高,雙相不銹鋼的斷面縮短率逐步進步,并在1100~1200℃之間保持在一個相對較高的水平。在同一變形溫度下,2507的斷面縮短率顯著低于2101和2205,盡管2205的Cr、Mo含量高于2101,但2101成分中含有約5%的Mn,為此,2101和2205的斷面縮短率根本挨近。整體來講,關于雙相不銹鋼而言,在1100~1200℃之間具有較好的熱塑性,研討成果為實際出產過程中依據熱變形方法、加工鋼種及標準等要素斷定合理的熱變形溫度區間奠定了根底。

在此根底上,我國冶金企業經過鍛煉工藝優化,有效地將鋼中氧含量降至30ppm以下,合作以低硫、增加稀土及硼元素等手法,為雙相不銹鋼的熱加工奠定了杰出的根底。



圖1 2101、2205和2507熱拉伸實驗成果


2.2 雙相不銹鋼有害分出相研討

雙相不銹鋼中在300~1000℃溫度區間,會構成很多的不受歡迎的二次相,既有奧氏體不銹鋼中常見的σ、M7C3、M23C6等分出相,還有可能分出Cr2N、CrN、χ、R、π、α′相。因為合金元素在鐵素體中的分散速度要較在奧氏體中高得多,并且鐵素體相中富集了鉻和鉬,有利于含有這兩元素的金屬間相在鐵素相中形核,為此,安排改變往往發生在鐵素體相中,且其分出反響要比在奧氏體中快得多。

這些有害相大都含有較高的Cr、Mo和N,其分出不光形成了的耐腐蝕功能的顯著下降,并且給鋼的成形帶來很大的困難。在這些相中,損害最大的是σ相,除σ、χ、Cr2N和二次奧氏體外,其它相則顯得不很重要[5],[6],[7],[8]。經過近年來的研討,進一步深入認識到σ、Cr2N有害相的分出特色及其對雙相不銹鋼功能的損害。

研討標明,因為Mo的存在對σ相的分出有顯著的促進作用,關于含Mo的雙相不銹鋼(包含第二代、超級及特超級雙相不銹鋼),具有四方結構的σ相是其要害有害相。σ相在奧氏體/鐵素體及鐵素體/鐵素體界面的分出不光對雙相不銹鋼耐腐蝕功能帶來晦氣的影響,并且對其力學功能特別是沖擊耐性影響顯著。如圖2所示為在不同固溶溫度σ相分出對2507及2707雙相不銹鋼塑耐性的影響,由圖2可見,關于2507雙相不銹鋼,當固溶溫度低于1020℃時,鋼的沖擊耐性急劇惡化,即便固溶溫度到達1020℃,鋼中仍然能夠分出約3.2%的σ相,形成了鋼沖擊耐性的下降,相關于延伸率,雙相不銹鋼的沖擊耐性對σ相愈加靈敏。關于2707雙相不銹鋼而言,即便到1050℃安排中仍有5.4%的σ相,對資料的沖擊耐性形成極大的損害,1100℃以上固溶時σ相才干徹底溶解,其沖擊耐性才到達正常水平。

(a) 2507

(b) 2707

圖2  不同固溶溫度σ相分出數量及其對2507、2707雙相不銹鋼塑耐性的影響

關于含Mo雙相不銹鋼而言,其Cr、Mo含量越高,σ相分出靈敏性越大,不光表現在σ相的分出數量及速度上,也表現在σ相的分出溫度上。研討標明,2205雙相不銹鋼的σ相徹底溶解溫度為980~1000℃,與其同歸于第二代DSS的00Cr25Ni7Mo3N,其σ相徹底溶解溫度到達1000~1020℃,含有更高Mo含量的2507和2707的σ相徹底溶解溫度別離到達1040和1070℃。當然,在特定的熱處理條件下,含Mo雙相不銹鋼中也能夠不分出σ相,而分出其它有害相,對功能帶來晦氣的影響。

對不同保溫溫度及時刻的2101雙相不銹鋼進行安排及功能研討標明[9],Cr2N的分出能夠導致2101沖擊耐性顯著的下降,但其損害比含Mo雙相不銹鋼中分出的σ相小。圖3給出了經不同溫度固溶的2101與2205沖擊耐性的比照,當固溶溫度為900℃時,2101中少數Cr2N與Cr23C6的分出導致其沖擊耐性有必定程度的下降,但仍然能夠保持在約115J左右,但2205中σ相的分出卻導致其沖擊耐性下降至僅有約5J。2101雙相不銹鋼固溶后經600~700℃時效所充分分出的Cr2N(其描摹見圖4)能夠導致其沖擊耐性的顯著下降。因為M23C6是面心立方結構,它的滑移系要比六方結構的Cr2N多[10][11],因而,能夠認為2101經600~700℃時效沖擊耐性的下降主要由Cr2N分出所造成的。

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