李老文章.docVIP

PAGE PAGE 9 对双相不锈钢的一些了解 中国铸造协会 李传栻 含Cr18%左右、含Ni8%左右的不锈钢（18-8铬镍不锈钢），通常称之为奥氏体不锈钢。实际上这种钢的组织中并不完全是奥氏体，都含有一定量的铁素体，铁素体所占的体积分数，决定于不锈钢的实际化学成分，约在5%～20%之间。 这里所说的双相不锈钢钢，与其不同之处是铁素体含量高得多，约占50％左右。 铸造双相不锈钢的开发和应用，按正式的记载，最早开始于上世纪50年代。当时，为了寻求一种耐蚀性能不低于18-8铬镍不锈钢、而强度更高的铸造不锈钢，美国合金铸造学会（ACI）支持并资助了这项研究课题，研究的结果是创立了牌号为CD-4MCu的铸造双相不锈钢，并于1959年列为标准牌号，其化学成分（质量分数，%）是： C Si Mn Cr Ni Mo Cu P S ≤0.04 ≤1.0 ≤1.0 24.5～26.5 4.75～6.00 1.75～2.25 2.75～3.25 ≤0.04 ≤ 0.04 CD4MCu双相不锈钢中铁素体含量高，且含有铜和钼，与奥氏体不锈钢相比，抗晶间腐蚀、点腐蚀性能都比较好，抗氯化物应力腐蚀的能力有很大改善，尤适于制造在海水中作业的铸件。同时，CD4MCu的力学性能也优于奥氏体不锈钢,屈服强度是18-8不锈钢的二倍以上。 但是，这种双相不锈钢中，有几种导致脆性的因素，作为一种铸造用钢，在用以制造厚壁铸件、或壁厚差别较大的铸件时，在浇注后的冷却过程中、铸件焊修时、热处理过程中、以及铸件长时间在320℃以上作业时，铸件都易于产生裂纹。 因此，尽管CD4MCu不锈钢有很多优点，但作为一项良好的铸造钢种，却一直存在着争议。针对这些问题，在合金成分的改进、各项工艺参数的优化方面，都有不少同行进行了大量的研究工作。 为了适应各种工况条件对铸件质量的要求，双相不锈钢当然不能只局限于CD4MCu一种，因而，通过适当调整成分的组配，不断增加了新的品种。 要特别强调的是：双相不锈钢中增加一定的氮含量，在很多方面都会使钢的性能大幅度改善，几十年来，已为很多研究工作的结果所确认。这一点，目前已成为世界各国铸钢行业的共识。 我国标准GB/T 2100-2002和国际标准ISO 11927∶1998中都列有两种含氮的双相不锈钢牌号；欧洲标准EN 10283∶1998中6种双相不锈钢牌号，都含有氮；日本标准JIS5121∶2003中也有两种含的氮双相不锈钢牌号。 一、双相不锈钢的牌号和规格 1、美国ASTM标准中规定的牌号 美国是最早将CD4MCu列入标准的国家，早期美国ASTM标准体系中，ASTM A351、ASTM A743和ASTM A744等3项标准中都只列有CD4MCu牌号，后来又增加了含氮的牌号CD4MCuN。但是，90年代以后，ASTM又专为双相不锈钢制订了两项标准，即ASTM A890和ASTM A995。此后，ASTM A351、ASTM A743和ASTM A744等标准中就不再列双相不锈钢的牌号。 A890标准中共列有8个牌号。其中，虽然仍然保留了CD4MCu，看来其作用只在于记载历史的传承，并不推荐采用。美国铸钢学会编写的《铸钢手册》中，就特别说明：“虽然ASTM A890标准中列有CD4MCu的牌号，但我们强烈地建议用CD4MCuN将其代替”。该标准中其余7项牌号，都是含氮的钢种。 ASTM A890标准中规定的8项双相不锈钢的牌号和相应的ACI牌号见表1。 ASTM A995标准中所列的都是用于制造承压件的双相不锈钢，共规定了6项牌号（1B、2A、3A、4A、5A和6A），都见于ASTM A890。 表1 ASTM A890标准规定的牌号和美国合金铸造学会（ACI）对应的牌号 ASTM A890牌号 1A 1B 1C 2A 3A 4A 5A 6A ACI牌号 CD4MCu CD4MCuN CD3MCuN CE8MN CD6MN CD3MN CE3MN CD3MWCuN 各牌号钢的化学成分见表2，其中：CE-3MN钢中钼含量高，CD-3MWCuN钢中钼含量较高、而且加有钨，往往称之为‘超级双相不锈钢’，其特点是抗点腐蚀指数高于40。 各牌号双相不锈钢钢的力学性能要求见表3。 表2 双相不锈钢的牌号和化学成分（未规定范围者为上限值） （质量分数，%） ACI牌号 C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu W N CD4MCu 0.04 1.0 1.0 0.04 0.04 24.5/26.5 4.75/6.0 1.75/