第一章绪论
1.1双相不锈钢概述
双相不锈钢80年的发展历史已经历了三代双相不诱钢。1935年，法国的Unieux实验室发现18-8奥氏体不绣钢中含有铁素体时，奥氏体不诱钢的铸造性能，耐晶间腐烛性能，力学性能都会得到明显改善，从而获得了双相不锈钢的第一个专利美国于上世纪40年代开发出的AISI329 (lCr25NiMol.5)钢，是第一代双相不锈钢的代表，该钢显著特点是含高的铬、钼，耐局部腐烛性能好，由于含碳量较高，在妈接时铁素体-奥氏体相易失衡及碳化物沿晶界易析出导致晶间腐蚀，所以可辉性差，只适用于做铸锻件，使其应用范围受到很大的限制。随后前苏联、德国、法国、英国、円本都相断研制出了自己的双相不锈钢，这些双相不锈钢的燥接性得到了很大的改善，都可以作为挥接结构件来使用。
上世纪60年代中期瑞典幵发出了超低碳的3RE60钢，含铬量为18%，成型性能良好，可广泛用作耐氯离子应力腐蚀的材料，它也是第一代双相不诱钢的代表钢种上世纪70年代以来，二次精炼技术AOD和VOD等方法的出现及普及，可容易冶炼出超低碳（< 0.03%)的钢，同时发现氮作为奥氏体形成元素对双相不锈钢具有提高强度、改善耐点烛能力的重要作用，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，并开发了双相不诱钢新的应用领域[18]。70年代末期针对酸性油井及管线用钢的要求，瑞典Sandvik公司开发了 SAF2205,也是目前世界在双相不锈钢中应用最普遍的双相不锈钢种[19]，SAF2205已纳入了美国的ASTM A789和A790标准。80年代后期发展的超级双相不诱钢（Super Duplex Stainless Steels, SDSS)属于第三代双相不绣钢，典型牌号有SAF2507、UR52N、ZeronlOO等，这类钢的特点是含碳量很低（0.01%-0.02%)，含高钼和高氮（1%-4%Mo，0.1%~0.3%N),钢中的铁素体含量为40%-50% (体积百分比），此类钢具有优良的耐孔蚀性能，孔蚀抗力当量值(PRE=Cr%+3.3Mo%+l6N%)大于40,特别是耐电蚀、耐缝隙腐蚀等性能有了进一步改善[20]。
进入2000年以来，双相不诱钢的发展呈两种趋势：一是当前节镇、钼的经济型双相不锈钢方向发展，铬、镍、钼，其中镍是最昂贵的。随着不锈钢需求的增加，刺激了对镍的需求，致使目前国内的镍价已达到11000美元/吨，不锈钢成本也居高不下。对于当前日益紧张的镜资源而言，节镍无疑大大降低了双相不绣钢的生产成本，增加了双相不锈钢与其它类型双相不锈钢的竞争优势。目前国内外开发成熟的经济型双相不锈钢有美国AK公司开发的19D是一种不易产生0相的新牌号。芬兰公司开发的LDX2101，可用于中等腐蚀环境的工艺设备，并开发用于基础结构，如桥梁等的建设。美国ATI公司开发的AL 2003,用于深度达1200m的海底输送无硫或轻度含硫油气的高压管道系统。另一方面满足荀刻腐蚀环境特别是深海油气开采的需求，开发超级型、特超级型也已成为重要的发展方向之一，瑞典幵发的SAF2507钢是应用最广泛的钢种，已纳入多国的标准，在高氯化物环境中具有优异的耐局部腐烛性能，常用于海水热交换器等。瑞典近期开发了特超级双相不锈钢SAF 2906、SAF 2707HD、SAF3207HD等具有强度达到lOOOMPa的超高强度和优异耐烛性的牌号。美国ATI公司开发的控制硫含量达0.001%,加Cu的Ferraliuin 225-SD50钢，不仅提高了其在海水中耐点蚀和缝隙腐烛性能，其强度也较其他超级双相不锈钢高出10%。
在国外发展双相不诱钢的基础上，中国自70年代中期也开始发展了双相不锈钢，主要是研制含氮钢，关注氮对钢性能和工艺的影响。至今已有包括5个钢种的系列牌号，但只有低铬的钢种纳入了国家标准,其余都按企标生产，目前钢板的国标正在修订，Cr22和Cr25型的双相不锈钢将考虑纳标。中国的双相不锈钢只是处于国外第二代双相不锈钢的发展水平，钢中的含氮量在0. 2%以下。至于目前国外己步入市场的含氮在0. 25%-0. 35%的超级双相不锈钢，中国仍处于实验室幵发阶段。多年来我国双相不锈钢一直依赖进口。太原钢铁公司于20世纪80年代始研发并生产2205双相不锈钢板材，2007年太钢首次将国产2205双相不绣钢提供川东造船厂制造化学品船液货舱9000吨级、5500吨级、3750吨级，这是一项很大的突破。但总体而言我国的双相不诱钢还处于第二代双相不诱钢的发展水平。双相不绣钢因其优良的耐腐蚀性能和力学性能，如今已经在工业中得到了广泛的应用。
据中国特钢协会不诱钢分会数据统计，世界上双相不诱钢大约占不绣钢总产量的1%-2%，是近年来发展速度极快的不绣钢品种之一。双相不锈钢2005年产量为155万吨，到2008年已经达到267万吨，涨幅较大，我国2005年双相不诱钢年产量仅为2.584万吨，2008年已达到16.867万吨，虽然产量增幅较大，但年产量与发达国家相比还有较大差距。对于我国这样一个镍资源缺乏的国家而言，研究、生产、推广双相不锈钢具有重要的经济和战略意义。
1.2双相不绣钢性能特点及分类
双相不锈钢兼有铁素体和奥氏体双相组织的特点，从而使双相不诱钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，它将奥氏体不绣钢具有的优良韧性和挥接性与铁素体不诱钢所具有的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得接的结构材料迅速发展起来，80年代以来已成为和马氏体型、沉淀硬化型、奥氏体型和铁素体型不锈钢并列的一个钢类[23]。
1.3 双相不锈钢组织转变特点 ...................13-20
1.4 双相不锈钢焊接研究进展 ...................20-24
1.5 SAF2507超级双相不锈钢性能特点及应用 ...................24-27
1.6 本课题研究的目的及意义 ...................27-28
1.7 论文研究内容及技术路线 ...................28-31
第二章 试验过程及试验方法 ...................31-41
2.1 SAF2507固溶处理试验 ...................31-35
2.2 SAF2507焊接试验 ...................35-38
2.2.1 试验材料 ...................35-36
2.2.2 试验方案 ...................36-38
2.3 焊接接头固溶处理试验 ...................38-41
第三章 SAF2507母材固溶处理组织及性能研究 ...................41-49
3.1 固溶温度对组织的影响 ...................41-46
3.2 固溶温度对力学性能的影响 ...................46-47
3.2.1 固溶温度对硬度的影响 ...................46
3.2.2 固溶温度对拉伸性能的影响 ...................46-47
3.3 结论 ...................47-49
第四章 SAF2507焊接接头组织及性能研究 ...................49-55
4.1 热输入对焊接接头组织的影响 ...................49-51
4.2 热输入对焊接接头力学性能的影响 ...................51-53
4.2.1 热输入对焊接接头冲击性能的影响 ...................51-52
4.2.2 冲击断口扫描电镜分析 ...................52-53
4.4 结论 ...................53-55
第五章 固溶处理对焊接接头组织及力学性能的影响 ...................55-63
5.1 固溶温度对焊接接头组织的影响 ...................55-60
5.2 固溶温度对焊接接头力学性能的影响 ...................60-62
5.2.1 焊接接头硬度分布 ...................60-61
5.2.2 固溶温度对接头各区域硬度的影响 ...................61-62
5.3 结论 ...................62-63
结论
本论文通过对轧态的SAF2507双相不锈钢在50(ril0(rC的固溶处理实验，线能量分别为0. 4kJ/mm-l，0. 6 kJ/mm-1, 0. 8 kJ/mm-1，1. 4kJ/mm-1 的挥接实验和在500-1100°的挥接接头的固溶处理实验，研究了在各个固溶温度下的SAF2507的铁素体-奥氏体两相比例，金属间相0相的析出情况和对力学性能的影响；择条电弧挥下不同线能量对辉接接头组织和性能的影响；固溶温度对挥接接头组织、铁素体-奥氏体相比例、0相含量、硬度，冲击性能的影响，得到如下的主要结论：
(1)在90(rc以上，随着固溶温度升高SAF2507双相不锈钢中铁素体相的比例增加，奥氏体相的比例下降。在1050-iicxrc之间固溶处理，两相比例接近1：1。
(2)SAF2507超级双相不锈钢在800-1000 °C的温度范围o相得以大量析出，其屮900 °C吋0相析出量达到最大。在1050°C以上，0相基本没有析出。
(3)室温拉仲试验表明，在90(rC为G相引起晶界脆化造成沿晶断裂，而1050°C时是典型的韧性断口形貌。
(4)在本试验条件下，炸接热输入为0.6-0.8kJ/rTini时，2507双相不锈钢接头铁素体和奥氏体的比例为55: 43和46: 49,表明5—y二次相变较为充分。
(5)室温冲击性能测试表明，该掉接工艺获得接头各区域冲击初性均接近于母材组织；断口扫描电镜分析可知，接头呈明显韧性断裂特征，影响靭窝形成的主要因素析出相0相。
(6)当固溶温度在500?llOCrC范围内时，随着固溶温度的提高，SAF2507燥接接头的洛氏硬度呈先上升后下降的趋势，在800-90(rC时达到最大值。固溶处理后挥接接头的融合线、热影响区的硬度最高，揮缝区的硬度次之，母材区的硬度最低。
参考文献
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