超級雙相不銹鋼是指PREN>40,含25%Cr和高鉬(>3.5%),高氮(0.22%~0.30%)的雙相鋼,主要牌號有UNS S32550(UR52N+)、S32750(SAF 2507)和S32760(Zeron 100),分別是法國CLI、瑞典SANDVIK和英國MATER+PLATT等公司開發(fā)的,它們的變形材約在1990和1991年先后問世,近年走入市場。這三種鋼的成分是相近的,區(qū)別在于鎢和銅的含量不同。
進(jìn)入2000年以來,現(xiàn)代雙相不銹鋼的發(fā)展呈現(xiàn)兩大趨勢,一方面是在關(guān)注鋼的組織熱穩(wěn)定性的同時,進(jìn)一步提高鋼中的鉻、鉬、氮含量以獲得更高的強(qiáng)度和更加優(yōu)良的耐蝕性,以適應(yīng)近代工業(yè)發(fā)展的需求并便于和超級奧氏體不銹鋼相競爭,出現(xiàn)了PRE值近于50的特超級雙相不銹鋼,例如SAF2707 HD 和 SAF 3207 HD。另一方面轉(zhuǎn)向開發(fā)低鎳量且不含貴重元素鉬或僅含少量鉬的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼,以降低雙相不銹鋼的生產(chǎn)成本和售價,并改善雙相不銹鋼的熱加工性、焊接性。從而增加雙相不銹鋼與其他類型通用不銹鋼,特別是304、316型鉻鎳奧氏體不銹鋼的競爭力。目前已經(jīng)有較早期問世的SAF 2304和2000年以來才問世的AL 2003,LDX2101, Armo Nitronic 19D ,ATI 2102、2201、2202,LDX2404等牌號。經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼的大量生產(chǎn)與應(yīng)用對第一代18Cr型(含鉬達(dá)約3%)雙相不銹鋼3RE60等的生存與發(fā)展帶來了巨大的沖擊。
在雙相和超級雙相不銹鋼的發(fā)展過程中,遇到的一些物理冶金等問題已經(jīng)引起了人們的重視。例如,鋼中Cr%+Mo%量應(yīng)大于等于21%,以防止冷加工成型引起馬氏體相變而導(dǎo)致鋼的性能下降。國內(nèi)研究改進(jìn)型18-5雙相不銹鋼(Cr+Mo量為21%,N量為0.07%和0.10%時)冷變形量對馬氏體生成量以及對鋼耐蝕性的影響表明,馬氏體的形成和數(shù)量的增加會降低此鋼的耐應(yīng)力腐蝕和耐點蝕的性能。又例如,為使雙相不銹鋼耐腐蝕性增加,在提高鋼中鉻、鉬量時,要對Cr%+Mo%大于等于35%后引起的雙相不銹鋼組織熱穩(wěn)定性下降、金屬間相等沉淀而導(dǎo)致塑性、韌性、熱加工性和焊接等工藝性以及耐蝕性的劣化采取必要的防止措施。再例如,氮是非常有益的重要元素,但大量氮的加入會引起鉻氮化物的生成并沿晶界析出,從而引起晶間腐蝕等腐蝕損傷和韌性的下降,鋼中氮量超出鋼的固溶量,在鋼凝固過程中由于氮的逸出會造成大量廢品;若為了提高氮在鋼中的固溶度,加入大量錳,對所引起的形成硫化錳的危害也要加以評估。
目前在國內(nèi)超級雙相鋼的主要牌號2507(S32750)
2507(UNS S32750)雙相不銹鋼的強(qiáng)度及抗腐蝕能力較強(qiáng),主要用于化學(xué)加工、石油化工和海底設(shè)備。它具有較強(qiáng)的抗氯化物腐蝕能力,較高的導(dǎo)熱性和較低的熱膨脹系數(shù)。較高的鉻、鉬及氮含量使它具有很高的抗斑蝕、裂隙腐蝕及一般腐蝕的能力。它的沖擊強(qiáng)度也很高,2507合金不適宜用在高于570℃的溫度環(huán)境下,長期處在這樣的環(huán)境下,它的韌性會降低。其化學(xué)成分和機(jī)械性能如表1、2所示。
表1化學(xué)成分(%)
鋼號 | C≤ | Mn≤ | Si≤ | S≤ | P≤ | Cr | Ni | Mo | Cu≤ | N |
S32750(SAF2507) 00Cr25Ni7Mo4N | 0.03 | 1.2 | 0.8 | 0.02 | 0.035 | 24/ 26 | 6.0/ 8.0 | 3.0/ 5.0 | 0.5 | 0.24/ 0.32 |
S31803(SAF2205)00Cr22Ni5Mo3N | 0.03 | 2.0 | 1.0 | 0.02 | 0.03 | 21/ 23 | 4.5/ 6.5 | 2.5/ 3.5 | 0.08/ 0.20 | |
S31500(3RE60) 00Cr18Ni5Mo3Si2 | 0.03 | 1.2/ 2.0 | 1.4/ 2.0 | 0.03 | 0.03 | 18/ 19 | 4.25 5.25 | 2.5/ 3.0 | 0.05/ 0.10 |
鋼 號 | 熱處理制度 ℃ | σb (Mpa) ≥ | σs(Mpa) ≥ | δ% ≥ | 硬度≤ | |
布氏 | 洛氏 | |||||
S32750(SAF2507) 00Cr25Ni7Mo4N | 1025-1125 水淬 | 800 | 550 | 15 | 310 | 32 |
S31803(SAF2205) 00Cr22Ni5Mo3N | 1020-1100 水淬 | 620 | 450 | 25 | 290 | 30.5 |
S31500(3RE60) 00Cr18Ni5Mo3Si2 | 980-1040 水淬 | 630 | 440 | 30 | 290 | 30.5 |
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