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(shí),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(jià),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(shí))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(diǎn)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(shí),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
表2. 機(jī)械性能
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