據統計,世界鎳產量中每年約有60%用于生產不(bu)銹鋼。鎳是比較稀缺且價格昂貴的元素,特別是在戰爭期間,由于鎳也是戰略物資,因此鎳的供應更為緊張;而在和平時期,不銹鋼的成本和售價也常隨鎳價的漲跌而波動。因此,節約鋼中的鎳一直是不銹鋼發展中的重要研究方向。
錳和(he)氮均為(wei)(wei)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)形(xing)成(cheng)元素(su),特別是氮,其在(zai)鋼中(zhong)(zhong)形(xing)成(cheng)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)能(neng)力(li)(li)約(yue)為(wei)(wei)鎳(nie)(nie)的(de)30倍。錳形(xing)成(cheng)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)能(neng)力(li)(li)雖(sui)然較弱(ruo),僅為(wei)(wei)鎳(nie)(nie)的(de)二(er)分(fen)之一(yi),但錳穩定奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)能(neng)力(li)(li)很強,而且還(huan)能(neng)顯(xian)著提(ti)高氮在(zai)鋼中(zhong)(zhong)的(de)溶解度(du),從而可提(ti)高氮向(xiang)鋼中(zhong)(zhong)的(de)加入(ru)量,所以為(wei)(wei)獲得奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)組織,以錳、氮相結合(he)代(dai)鎳(nie)(nie)曾是最佳匹配,成(cheng)為(wei)(wei)早期既能(neng)獲得奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)組織又能(neng)節約(yue)鉻鎳(nie)(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼中(zhong)(zhong)鎳(nie)(nie)的(de)主要合(he)金化措施。
自20世紀30年代起,德、美諸國便開始了以錳、氮代鎳的鉻錳奧氏體不銹鋼的研究,至20世紀40年代便取得成效,開發出了以代替18-8(304)等鉻鎳奧氏體不銹鋼為主要目標的鉻錳(氮)系(AISI 200系)奧氏體不銹鋼。這也是唯一一類專為節鎳而研制的鋼類。
但(dan)(dan)是經過近半個世紀的(de)(de)進一步研(yan)究和(he)實(shi)踐表明,錳、氮(dan)復合雖然可以從(cong)組織(形成奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti))中(zhong)代鎳(nie)(nie),但(dan)(dan)并不(bu)能(neng)從(cong)耐(nai)蝕性(xing)(xing)等性(xing)(xing)能(neng)上完(wan)全代鎳(nie)(nie),加之錳對不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)耐(nai)蝕性(xing)(xing)的(de)(de)有害作(zuo)用。因此一般認為(wei),已有的(de)(de)以錳、氮(dan)代鎳(nie)(nie)的(de)(de)一些鉻錳奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)牌號(例如AISI 200系鋼(gang)(gang))與其所希(xi)望代替的(de)(de)鉻鎳(nie)(nie)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)[例如18-8(304)等]相比(bi),雖然它們(men)均為(wei)具有面(mian)心立(li)方結構的(de)(de)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)組織,但(dan)(dan)在性(xing)(xing)能(neng)上二者卻(que)有很大的(de)(de)不(bu)同(tong),前者是一類雖然強(qiang)度高,但(dan)(dan)耐(nai)蝕性(xing)(xing)、成型性(xing)(xing)和(he)焊后(hou)性(xing)(xing)能(neng)等均相對較(jiao)低的(de)(de)一類不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。
自1970年起,以(yi)VOD、AOD爐外精(jing)煉等為代(dai)(dai)(dai)表的(de)(de)現(xian)(xian)代(dai)(dai)(dai)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)冶金(jin)、加工(gong)技術的(de)(de)發展和(he)(he)(he)(he)廣(guang)泛應(ying)用,無鎳(nie)(nie)(nie)(nie)(nie)、低鎳(nie)(nie)(nie)(nie)(nie)的(de)(de)現(xian)(xian)代(dai)(dai)(dai)鐵素(su)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)(he)(he)少鎳(nie)(nie)(nie)(nie)(nie)、低鎳(nie)(nie)(nie)(nie)(nie)(1%~4% Ni)的(de)(de)現(xian)(xian)代(dai)(dai)(dai)雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)迅速發展對(dui)AISI 200系(xi)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)生(sheng)產和(he)(he)(he)(he)應(ying)用形成了巨(ju)大(da)挑戰,而且已逐漸(jian)成為節(jie)(jie)(jie)鎳(nie)(nie)(nie)(nie)(nie)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)發展的(de)(de)主流和(he)(he)(he)(he)方向。但(dan)是由于鉻(ge)鎳(nie)(nie)(nie)(nie)(nie)奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)優良綜(zong)合性能(neng)的(de)(de)全面(mian)(mian)性和(he)(he)(he)(he)適用范圍的(de)(de)廣(guang)泛性,目(mu)前已有的(de)(de)各類節(jie)(jie)(jie)鎳(nie)(nie)(nie)(nie)(nie)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)雖有其性能(neng)的(de)(de)特點但(dan)也有其綜(zong)合性能(neng)的(de)(de)不(bu)(bu)全面(mian)(mian)(局(ju)限)性。因此,它們僅能(neng)在(zai)其特性的(de)(de)適用范圍內代(dai)(dai)(dai)替部分鉻(ge)鎳(nie)(nie)(nie)(nie)(nie)奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang),而節(jie)(jie)(jie)鎳(nie)(nie)(nie)(nie)(nie)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)要全面(mian)(mian),甚至全部代(dai)(dai)(dai)替鉻(ge)鎳(nie)(nie)(nie)(nie)(nie)奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)則是不(bu)(bu)可(ke)能(neng)的(de)(de)。
近來(lai),由于向(xiang)鋼中加(jia)入(ru)高(gao)(gao)氮(dan)(dan)量的(de)(de)(de)(de)工藝、技術、裝(zhuang)備的(de)(de)(de)(de)進(jin)步,國內(nei)外(wai)不僅(jin)在大力開發(fa)(fa)高(gao)(gao)氮(dan)(dan)高(gao)(gao)強(qiang)度(du)和(he)超高(gao)(gao)強(qiang)度(du)的(de)(de)(de)(de)鉻錳(meng)奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼,而(er)且對不加(jia)錳(meng)僅(jin)借向(xiang)鋼中加(jia)入(ru)氮(dan)(dan)而(er)開發(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)無(wu)錳(meng)、低(di)鎳、高(gao)(gao)氮(dan)(dan)和(he)無(wu)錳(meng)、無(wu)鎳、高(gao)(gao)氮(dan)(dan)奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)研究取得了令人注(zhu)目的(de)(de)(de)(de)進(jin)展,引(yin)起了國內(nei)外(wai)日(ri)益廣泛的(de)(de)(de)(de)關(guan)注(zhu)。