超级双相不锈钢的研究

[键入公司名称]超级双相不锈钢的研究[键入文档副标题]徐志新（搜集资料、整理）苏小强（搜集资料）何彦君（搜集资料）2011-7-25目录1双相不锈钢概况...........................................................................................................................31.1双相不锈钢的发展及应用概况........................................................................................31.1.1双相不锈钢的国内外发展概况..............................................................................31.1.2双相不锈钢的分类及成分......................................................................................31.1.3双相不锈钢的性能特点.........................................................................................41.1.4双相不锈钢的主要应用..........................................................................................51.2双相不锈钢的组织特征....................................................................................................51.2.1金属间相..................................................................................................................51.2.2双相不锈钢中合金元素的作用..............................................................................61.3双相不锈钢的生产工艺.....................................................................................................71.3.1冶炼工艺..................................................................................................................71.3.2铸造工艺..................................................................................................................81.3.3热加工工艺..............................................................................................................81.3.4铸态组织及其力学性能..........................................................................................82超级双相不锈钢（2507）的研究热点........................................................................................92.1固溶处理对超级双相不锈钢两相比例及杂质相的析出和钢的性能的研究.................92.2超级双向不锈钢的热变形的研究.....................................................................................92.3稀土元素对超级双相不锈钢的组织与性能的影响......................................................102.3.1稀土元素对双相不锈钢凝固组织的影响............................................................102.3.2稀土元素对2507超级双相不锈钢耐腐蚀性能的影响......................................102.3.3稀土元素对双相不锈钢力学性能的影响............................................................102.4时效析出相对铸造2507超级双相不锈钢力学及耐蚀性能的影响............................112.5超级双相不锈钢的焊接性能研究...................................................................................11参考文献........................................................................................................................................131双相不锈钢概况1.1双相不锈钢的发展及应用概况1.1.1双相不锈钢的国内外发展概况双相不锈钢的发展始于30年代，法国1935年获得第一个专利，至今双相不锈钢已经发展了三代。第一代双相不锈钢以美国40年代开发的329钢为代表，含高铬、钼，耐局部腐蚀性能好，但含碳量较高(≤0．1％c)。因此，焊接时失去相的平衡及沿晶界析出碳化物导致耐蚀性及韧性下降，焊后必须经过热处理，一般只用于铸锻件，在应用上受到了一定限制。前苏联50年代发展了含稳定化元素钛的08X2lH5T和08x2lH6M2T钢，同时德国开发了1．458Z钢，法国开发了Urnnus50钢，英国研制成功了Ferralium255钢，还有日本在美国329钢的基础上降低碳含量，提出了329J。钢种，这些双相不锈钢都可以作为可焊接的结构件使用。随后至60年代中期瑞典开发了著名的3RE60钢，它是第一代双相不锈钢的代表钢种，其特点是超低碳，含铬量为18％，焊接及成型性能良好，可广泛代替AIsl304L、316L用作耐氯离子应力腐蚀的材料。70年代以来，随着二次精炼技术AOD和VOD等方法的出现与普及，可容易地冶炼出超低碳的钢，同时发现氮作为奥氏体形成元素对双相不锈钢有提高耐腐蚀性能的重要作用，改进了第一代双相不锈钢的缺点，从而开创了第二代新型的含氮双相不锈钢并开发了双相不锈钢新的应用领域。第二代双相不锈钢不论是18Cr型，还是22Cr或25cr型大多数属于超低碳型，已纳入了美国的ASTMA789和A790标准。此外，法国有uRANUS系列，英国有ZERON铸钢系列，德国也有了纳标的系列牌号钢种。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，牌号有SAF2507，UR52N+，zeronl00等，这类钢的特点是含碳量特低(C0．01％～0．02％)，含高钼和高氮(Mo1％～4％，N0．1％～0．3％)，钢中铁素体含量40％～50％，此类钢具有优良的耐孔蚀性能，孔蚀抗力当量值(PRE=Cr％+3.3×Mo％+16×N％)大于40⋯。韩国1996年公开的双相不锈钢(专利申请号：96190623)，具有优越的热塑性、抗高温氧化性能、耐腐蚀性能和冲击韧性。我国自70年代中期开始发展双相不锈钢，北京钢研总院最早开展这方面研究工作，研制的00Crl8Ni5M03Si2双相不锈钢已纳入国家标准GBl220，GB3280，GB4237。另外，五二研究所在分析国外双相不锈钢发展的基础上，研制成功了新型稀土双相不锈钢SG52，其抗点蚀当量PRE≥40。该钢采用稀土改性，并以氮代镍，具有良好的力学性能、工艺性能和抗腐蚀性能。1.1.2双相不锈钢的分类及成分双相不锈钢主要可分为两大类，一类是Cr—Ni系双相不锈钢，成分(质量分数)一般为：Cr17％～25％、Mn3％～10％、Mo0～6％、Si≤0．5％～6％、Cu0～3％、N0～0.4％、含少量碳，其主要特点是含有较高的铬和较低的镍；另一类是Cr—Mn—N双相不锈钢，成分范围为：Cr18％～25％、Mn8％～16％、N0．2％～0．4％、Mo0～3％、Si≤2％、C≤0．20％，其成分特点是含镍量低，且含有较高的氮。1.1.3双相不锈钢的性能特点由于双相不锈钢具有两相组织，因此可以通过正确地控制化学成分和热处理工艺，使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的性能，即将奥氏体不锈钢的良好韧性及焊接性能和铁素体不锈钢较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起。正是这些优越的性能使双相不锈钢作为可焊接的结构材料发展十分迅速。概括地说，双相不锈钢具有以下一些主要特点：(1)含Cr18％～22％的双相不锈钢在低应力下有良好的耐中性氯化物应力腐蚀性能。应用于在70℃以上中性氯化物溶液的18—8型奥氏体不锈钢容易发生应力腐蚀开裂部件上如氯化物和硫化物等工业介质中使用的热交换器、蒸发器等设备。(2)含钼的双相不锈钢具有良好的耐孔蚀性能，含Cr18％的双相不锈钢耐孔蚀性能与AISl316L钢性能相当。含Cr25％的双相不锈钢，尤其是含氮的双相不锈钢的耐孔蚀和缝隙腐蚀性能均超过了AISl316L钢。(3)双相不锈钢具有较高的强度和韧性，综合性能好，屈服强度是奥氏体不锈钢18—8的2倍。双相不锈钢的一些重要物理性能数据在表2中已给出。材料密度kg/dm3弹性模量kn/mm2线性热膨胀系数10－6导热系数W/m℃20℃300℃20℃300℃316L8.020017916.017.015双相不锈钢*7.820018013.014.015*包括SAF2304、2205、SAF2507(4)可焊性好，热裂倾向小，焊前不需预热，焊后不需热处理，可与18—8型奥氏体不锈钢或碳钢等异种钢焊接。(5)热加工温度范围比18—8型奥氏体不锈钢宽，变形抗力小，含低铬(18％Cr)的双相不锈钢可不经过锻造，直接轧制开坯生产型材和钢板。(6)冷加工性能比18—8型奥氏体不锈钢加工硬化效应大，在管、板的变形初期需施加较大的应力才能变形。(7)具有高铬铁素体不锈钢的各种脆性倾向，不宜在高于350℃的工作条件下使用。双相不锈钢中含铬量越低，仅相脆性的危害越小。(8)与奥氏体不锈钢相比，热导率大，线膨胀系数小，适合用作设备的衬里和生产复合板。不同组织类别不锈钢的力学性能组织类别牌号热处理状态力学性能硬度σs/MPaσb/Mpaδ5/%HV奥氏体0Cr18Ni9920~1150℃固溶、快冷205~300520~58040200奥氏体+铁素体SAF2205DP—3W0Cr26Ni5Mo3950~1100℃固溶、水冷或快冷550~580560~590400~450750~780760~780620~650302020220270250铁素体00Cr18Mo2800~1050℃退火、快冷250~270420~450302001.1.4双相不锈钢的主要应用双相不锈钢经过了几十年的研制和开发，已在化工、石油、造纸、能源、船