近年來(lái)，開(kāi)發(fā)的節鎳雙相不銹鋼中，最為成功的是由瑞典Outokumpu Stainless公司于2002年開(kāi)發(fā)出來(lái)的LDX2101（EN1.4162，UNSS32101）雙相鋼。其有效成分為：0.03％~0.05％C，4％～6％Mn，21％~22％Cr，1.0％～1.5％Ni，0％~1％Cu，0.20％~0.25％N[10]。結合我們國內的資源狀況，認為這類(lèi)鋼具有開(kāi)發(fā)價(jià)值，目前，正在進(jìn)行類(lèi)似LDX2101的開(kāi)發(fā)，需要進(jìn)行成分優(yōu)化及焊接工藝和性能的深入研究，國內外許多研究人員對其在力學(xué)性能、耐蝕性能、及焊接性能方面展開(kāi)了研究。

一、力學(xué)性能研究

    節鎳型雙相不銹鋼含氮量的提高，是其優(yōu)良力學(xué)性能的保證，一般認為氮對力學(xué)性能的作用機理有兩個(gè)：形成了間隙固溶體和導致電子結構發(fā)生了變化。除雙相鋼自身的化學(xué)成分外，熱處理工藝也是影響力學(xué)性能的重要因素。浙江至德鋼業(yè)有限公司研究了時(shí)效溫度對2101系列節鎳型雙相鋼和2205雙相鋼力學(xué)性能及析出相的影響，并進(jìn)行了比較。結果表明，2101系列雙相鋼隨著(zhù)鎳含量從0.5％到2.5％變化時(shí)，屈服強度下降了約80MPa，而斷后伸長(cháng)率幾乎不變，時(shí)效處理降低了2101及2205雙相鋼的沖擊韌性，2101系列雙相鋼的析出相的鼻尖溫度是700℃，經(jīng)XRD及透射電鏡分析析出相主要為CrN2，而2205雙相鋼析出相的鼻尖溫度為850℃，析出相為σ相。同時(shí)研究了氮元素含量以及少量鉬元素或不加鉬對于太鋼新開(kāi)發(fā)TDS2101雙相鋼力學(xué)性能的影響，除了19D鋼外，氮和鉬的含量對TDS2101鋼的拉伸性能影響不大，而氮含量對其沖擊性能影響較大；提高鋼中的碳含量至0. 04％時(shí)，相應地提高了鋼的強度，這對于建筑材料是有利的。

二、耐蝕性能研究

    目前，國內外對節鎳型雙相不銹鋼耐蝕性的研究一方面是關(guān)注材料自身的耐蝕性能，主要與材料的化學(xué)成分有關(guān)，如耐點(diǎn)蝕性和晶間腐蝕性；另一方面是關(guān)注材料經(jīng)過(guò)適當熱處理后的耐蝕性能變化以及其耐蝕性的評價(jià)方法。

 1. 化學(xué)成分對耐蝕性能的影響

    在雙相不銹鋼中，Ni是奧氏體形成元素，在鋼中加入鎳，可以擴大奧氏體區域，增加鋼中的奧氏體組織。鉻可以顯著(zhù)提高鋼的的耐蝕性，但鉻是鐵素體形成元素，擴大相圖中的鐵素體區域，含量太高，會(huì )得到較多的鐵素體。鉬也是鐵素體形成元素，適當加入鉬可以明顯提高鋼的抗縫隙腐蝕和點(diǎn)蝕能力。氮加入到雙相不銹鋼中可以調節鉻和鉬元素在鐵素體和奧氏體之間的分配，使它們從鐵素體相中向奧氏體相中遷移，鋼中的氮含量越高，兩相中合金元素之差越小。另外，氮在奧氏體相中的溶解度遠大于在鐵素體相中的溶解度，這都使得雙相不銹鋼的表面鈍化膜保持均一性，從而提高了鋼的耐蝕性能。這些都是基本理論，化學(xué)成分具體怎樣影響雙相鋼的耐蝕性能還得通過(guò)實(shí)驗來(lái)證明。

  至德鋼業(yè)采用浸泡法并結合Thermo-Calc軟件研究了合金元素對雙相不銹鋼2101耐點(diǎn)蝕性能的影響規律。結果表明：2101系列雙相鋼的腐蝕速率與304不銹鋼在同一數量級，鉬是提高2101系列不銹鋼耐蝕性能的關(guān)鍵因素，而氮對其耐蝕性的影響不大。氮元素含量以及少量鉬元素或不加鉬對于太鋼新開(kāi)發(fā)的TDS2101雙相鋼耐蝕性能的影響，結果表明：氮和鉬含量對其點(diǎn)蝕性能都有較大的影響，而碳含量的影響不顯著(zhù)；對應力腐蝕性能，元素的影響規律不強，粗略地可以看出低氮(<0.2％)，耐應力腐蝕性能不好。

2. 熱處理工藝對耐蝕性能的影響

    雙相不銹鋼的優(yōu)良耐蝕性能只有在兩相化學(xué)組分取得良好平衡，無(wú)微結構無(wú)缺陷以及沒(méi)有有害相析出時(shí)才能很好的得以體現。但是在進(jìn)行熱處理過(guò)程中有時(shí)會(huì )有額外析出相的產(chǎn)生如: δ相，χ相，二次奧氏體相，M23C6以及Cr2N等，這些析出相將會(huì )嚴重影響雙相鋼的耐蝕性能。所以，研究熱處理工藝對雙相鋼耐蝕性能的影響意義重大。采用浸泡法研究了固溶溫度(950～1200℃)對00Cr21Mn5Ni1N節鎳型雙相不銹鋼耐點(diǎn)蝕及晶間腐蝕性能的影響，并探究了相比例及力學(xué)性能的變化。該試驗用鋼經(jīng)電爐+氬氧爐冶煉，由立式連鑄機澆注而成。結果表明，經(jīng)1050℃固溶處理后00Cr21Mn5Ni1N雙相不銹鋼具有良好的綜合性能。分別將經(jīng)1050℃固溶處理后的00Cr21Mn5Ni1N雙相鋼、00Cr22Ni5Mo3N雙相鋼及00Cr19Ni9奧氏體不銹鋼耐蝕性進(jìn)行比較，結果表明00Cr21Mn5Ni1N雙相鋼耐晶間腐蝕性能最好，其耐點(diǎn)蝕性能介于00Cr19Ni9和00Cr22Ni5Mo3N之間，是一種可供結構用的節鎳型雙相不銹鋼。

    浙江至德鋼業(yè)有限公司采用動(dòng)電位極化曲線(xiàn)及動(dòng)電位再活化技術(shù)研究了在鼻尖溫700℃時(shí)效不同的時(shí)間（3分鐘、6分鐘、30分鐘、120分鐘）對2101雙相鋼耐蝕性的影響。結果表明：隨著(zhù)時(shí)效時(shí)間的延長(cháng)LDX2101雙相鋼的耐點(diǎn)蝕和晶間腐蝕能力下降，并且由于時(shí)效過(guò)程中Cr2N在相界的析出，使得點(diǎn)蝕優(yōu)先發(fā)生在其周?chē)氥t的二次奧氏體上。至德鋼業(yè)還研究了不同的退火處理對LDX2101雙相不銹鋼點(diǎn)蝕性能的影響。研究發(fā)現，在1000～1200℃整個(gè)退火溫度范圍內。隨著(zhù)退火溫度的升高，LDX2101雙相不銹鋼中奧氏體的體積含量降低，點(diǎn)蝕電勢以及臨界點(diǎn)蝕溫度也隨之降低；隨著(zhù)退火溫度的升高，奧氏體相的PRE值不斷上升，鐵素體相的PRE值不斷下降，并且鐵素體的PRE與奧氏體的PRE值沒(méi)有交點(diǎn)。

3. 耐蝕性能評價(jià)方法

   浙江至德鋼業(yè)有限公司比較了經(jīng)過(guò)敏化處理后的LDX2101節鎳型雙相鋼耐點(diǎn)蝕性能的兩種評價(jià)方法，一種是按照修改后的ASTMG150標準，測量其在1mol/L的NaCl溶液中的臨界點(diǎn)蝕溫度，還有一種是通過(guò)極化曲線(xiàn)比較其點(diǎn)蝕電位，結果表明：后者與敏化處理后的LDX2101鋼的沖擊性能及析出相之間的關(guān)系最為一致。R．Merello等研究了幾種非標準固溶態(tài)的低鎳高錳高氮雙相不銹鋼的耐點(diǎn)蝕行為，得到了合金元素和耐點(diǎn)蝕能力的經(jīng)驗關(guān)系式。

三、焊接性能研究

   雙相不銹鋼的焊接性能是其研究的重要方向之一，作為一種新型雙相不銹鋼，為了開(kāi)拓此類(lèi)鋼種的應用領(lǐng)域，方便鋼廠(chǎng)生產(chǎn)焊管等產(chǎn)品，以及焊接工藝及參數的選擇，2101雙相鋼焊接性能的研究顯得尤為重要。宏盛特鋼對太鋼新近開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟型雙相不銹鋼TDS2101的焊接接頭性能進(jìn)行了研究，探討了氮含量、焊接工藝、焊接熱輸入等對焊接熱影響區的力學(xué)性能和抗腐蝕性能的影響。結果表明，TDS2101鋼在冶煉時(shí)控制N含量在0.2％～0.25％范圍內對熱影響區沖擊韌性和耐蝕性有利，采用不同的焊接方法（SMAW和GMAW）而以相同的熱輸入對焊接接頭的耐蝕性無(wú)明顯影響。TDS2101鋼焊接時(shí)，建議采用的熱輸入為1.0～2.0kJ/min。

    浙江至德鋼業(yè)有限公司對AOD爐工業(yè)生產(chǎn)的TDS2101中板焊接性能測試，通過(guò)系列沖擊和低溫沖擊性能試驗測定了HAZ韌性變化曲線(xiàn)，估計了TDS 2101鋼焊接接頭低溫使用的溫度范圍。結果表明：TDS 210l鋼焊接接頭具有較好的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，在大多數情況下可以取代304和304L鋼用于焊接結構。隨著(zhù)使用溫度的降低，熱影響區(HAZ)的沖擊功有明顯降低．但可在-20℃以上使用。

    節鎳型雙相不銹鋼的研究在國外取得了豐富的成果，其基礎研究、應用研究和新材料的開(kāi)發(fā)都有了新的發(fā)展，并且有了成功應用的例子。但在國內高氮低鎳雙相不銹鋼的研究還不成熟，主要是由于其在國內的研究起步晚，生產(chǎn)設備及工藝不夠完善等多方面原因所造成的。我們應結合國外節鎳型雙相不銹鋼的組分，消化其冶煉等冷熱加工技術(shù)再加以自主創(chuàng )新，爭取早日實(shí)現高氮低鎳雙相不銹鋼的大規模工業(yè)化生產(chǎn)。