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近年中国双相不锈钢天沟的发展

自从法国在1935年获得第一个专利，在二十世纪，双相不锈钢的发展经历了三代。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），60年代中期瑞典开发的3RE60钢已经是超低碳型双相不锈钢。70年代以来，二次精炼技术的发展，以及氮元素对维持相平衡、提高耐蚀性重要作用的发现，成为双相不锈钢的重要里程碑，发展了超低碳型含N第二代双相不锈钢，其代表钢种为2205。在此基础上，通过进一步提高合金含量及PREN值，于20世纪80年代后期发展了第三代双相不锈钢即超级双相不锈钢，其PREN值大于40，代表牌号有SAF2507、UR52N+、ZERON100等，这类钢较高的铬、镍、钼和氮等合金元素的含量，较好地平衡了铁素体和奥氏体之间的相比例，使之有更佳的耐腐蚀性及更高的强度。


进入二十一世纪后，特超级双相不锈钢和经济型双相不锈钢成为双相不锈钢两个重要发展方向。特超级双相不锈钢含有更高的合金元素，获得更高强度和更加优良的耐蚀性。经济型双相不锈钢具有低镍量且不含钼或仅含少量钼的成分特点，较低成本使经济型双相不锈钢成为304、316奥氏体不锈钢甚至2205双相不锈钢的有力竞争者，同时，也成为双相不锈钢重要发展方向及增长点。


经过80余年的发展，尽管双相不锈钢年产量只占不锈钢产量的不足1％，但双相不锈钢己经成为不锈钢家族中不可或缺的，与马氏体、铁素体、奥氏体不锈钢并列的钢类。与此同时，鉴于双相不锈钢奥氏体和铁素体相各约占一半的组织特点，在成分设计上需要奥氏体和铁素体形成元素的合理匹配，且过高的合金含量将对有害相防止、热加工及冶炼带来更高的难度，双相不锈钢发展到今天，已经形成了包括三代双相不锈钢、经济型双相不锈钢、特超级双相不锈钢等在内的相对完整的系列。


中国早在二十世纪七十年代开始进行双相不锈钢的研究、开发，并确立了含N双相不锈钢的发展方向，随着双相不锈钢在国际上的不断发展，双相不锈钢在中国也在经历相似的发展阶段，并且不断与国际接轨、缩小与国际间的距离，中国双相不锈钢在产量不断增加的同时，在2000年后，在双相不锈钢研究、生产、应用、标准制定等方面均得到了较大的发展。


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近年来中国双相不锈钢的研究进展




由于双相不锈钢较高的合金含量及奥氏体、铁素体相各约占一半的两相组织特点，赋予其较高的强度及优良的耐腐蚀性能，也给其加工生产及组织控制带来相应的难度。


顺应双相不锈钢发展的潮流，近年来，双相不锈钢的研究在中国的关注度不断提高。对中国知网2000~2014年之间与双相不锈钢相关的一千余篇论文及报道进行统计发现，2000年文献只有不足10篇，2001~2004年文献数量为20~40篇/年，2005~2008年文献数量为40~60篇/年，2009~2014年间，与双相不锈钢相关的文献迅速增加，并一直稳定在每年100篇以上。


随着对双相不锈钢认识的不断深入，中国双相不锈钢工作者的研究也逐渐深入，近年来在热塑性、有害析出相及N合金元素控制方面取得了如下的研究进展。


2.1 双相不锈钢热塑性研究


由于双相不锈钢中的两相组织高温下的硬度不同以及在热变形过程中具有不同的软化机制， 在奥氏体和铁素体中具有不均衡的应力和应变分布，在高温热变形过程中，裂纹在双相不锈钢的相界形核和扩展[1]。双相不锈钢的热塑性不但与钢种密切相关，还受到应变速率、变形温度、奥氏体相的形貌等因素的影响[2]，[3]，[4]，近年来，热塑性一直是中国双相不锈钢工作者的研究热点之一。


采用热拉伸的方法对几种典型双相不锈钢（2101、2205、2507）在变形温度950~1200℃区间的热塑性进行研究。由图1可见，随着变形温度的升高，双相不锈钢的抗拉强度逐渐降低，在同一变形温度下，合金含量的提高显著提高钢的抗拉强度，与此同时，随着变形温度的升高，双相不锈钢的断面收缩率逐渐提高，并在1100~1200℃之间维持在一个相对较高的水平。在同一变形温度下，2507的断面收缩率显著低于2101和2205，虽然2205的Cr、Mo含量高于2101，但2101成分中含有约5%的Mn，为此，2101和2205的断面收缩率基本接近。总体来讲，对于双相不锈钢而言，在1100~1200℃之间具有较好的热塑性，研究结果为实际生产过程中根据热变形方式、加工钢种及规格等因素确定合理的热变形温度区间奠定了基础。


在此基础上，中国冶金企业通过冶炼工艺优化，有效地将钢中氧含量降至30ppm以下，配合以低硫、添加稀土及硼元素等手段，为双相不锈钢的热加工奠定了良好的

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