雙相不銹鋼發展歷史及現狀

雙相不銹鋼（Duplex Stainless Steel，簡稱DSS），顧名思義，是指組織中存在兩種不同的相[5]。一般來說，雙相不銹鋼是指鐵奧雙相，即在固溶組織中，鐵素體相和奧氏體相約各占一半，此時具有較好的強度韌性和塑性，雙相不銹鋼典型組織。由于雙相不銹鋼中銘、鋁、氫等合金元素的加入和兩相的組織特點，與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼不僅強度較高，而且擁有良好的耐晶間腐蝕及耐應力腐蝕性能；與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼兼具良好的韌性、塑性，并且可焊接性能良好，韌脆轉變溫度更，低。基于以上優點，雙相不銹鋼迅速發展，在化工、輕工、食品、能源與環保、建筑等領域都得到了廣泛的應用。

1936年在法國，與雙相不銹鋼有關的第一個專利成功申請[8]。從二十世紀三十年代算起，雙相不銹鋼的發展歷史距今已經接近九十年。截至目前，工業上成熟應用的雙相不銹鋼已經發展到第三代5。近年來，已經有一批學者開始致力于第四代雙相不銹鋼的開發研究。

美國于20世紀40年代所開發了牌號為UNS32900的雙相不銹鋼。該鋼種具有高鋁、銘，含碳量較高（<0.1%C）的特點，其耐局部腐蝕能力較強，但在焊接時會析出碳化物使得耐蝕性能降低。鑒于此，各國都在329鋼基礎上降低碳含量來開發新鋼種，最著名的是瑞典于60年代中期開發的的3Re60鋼。它是第一代雙相不銹鋼的代表性鋼種，其銘含量為18%，具有超低碳、良好的可焊性和成型性等特點。一代雙相不銹鋼特點是耐腐蝕性能較好，但由于碳含量較高，在焊接時熱影響區容易出現單相鐵素體而導致耐腐蝕性能下降，因此應用方面受到一定限制。

第二代雙相不銹鋼為新型含氨雙相不銹鋼。二代雙相不銹鋼的成功研制，得益于二次精煉技術的普及和冶煉超低碳鋼技術的日益成熟，使得碳含量在冶煉過程中可以控制到0.03%以下；另一方面，錦資源的短缺使得奧氏體不銹鋼的價格上漲，同時隨著工業的發展，不銹鋼的需求進一步增加。同時研究者們發現，氨作為奧氏體形成元素，對雙相不銹鋼組織有重要影響。氨元素不僅可以提高接頭的耐蝕性，還可以提高奧氏體相的耐點蝕性能。第二代雙相不銹鋼的代表鋼種為瑞典開發的SAF2205。

隨著冶金技術的飛速發展，在煉鋼過程中能夠精確控制氫的加入，代表牌號為Zeron100和SAF2507的第三代雙相不銹鋼于二十世紀八十年代研制成功。三代雙相不銹鋼具有良好的耐點蝕性能，超低碳含量（C0.01~0.02%），較高鋁含量（Mo1~4%）和較高的気含量（N0.1-0.3%）。

四代雙相不銹鋼有經濟節約型雙相不銹鋼和超級雙相不銹鋼兩個不同的方向。由于現在錦資源短缺，錦價格波動較大，因此研制節錦節鋁的經濟型雙相不銹鋼迫在眉睫。

這個方向典型的鋼種為瑞典開發的LDX2101雙相不銹鋼。另一方面，研制超級型和特超級型雙相不銹鋼可以滿足極端惡劣環境下對材料的要求，比如海水熱交換器所處的高氣化物環境，對于耐局部點蝕性能有著極高的要求。這個方向瑞典開發的SAF2507應用較為廣泛，此外，還有較為常見的SAF2906、SAF3207HD等牌號。雙相不銹鋼按照所含合金的類型和含量，可以分為四大類。