雙相不銹鋼的產生、發展和應用

 20世紀70年代初，低合金高強度鋼的研究取得了一個重要突破，這就是雙相鋼的產生與發展。雙相不銹鋼是指主要由馬氏體和鐵素體所構成的一類高強度高延性低合金鋼。它的出現不只把低合金高強度鋼的發展推向一個新的強度與延性的綜合平衡階段，而且由于它的特殊性能以及國內外物理冶金學者對描述這類鋼的組織和性能關系的新概念、新機制和新模型所進行的大量工作，從而大大豐富了物理和力學冶金的內容。

 雙相不銹鋼最初是采用臨界區熱處理生產的（后來控軋工藝的發展又產生了軋制雙相鋼），然而人們對臨界區處理和兩相組織力學性能的認識則經歷了一段發展過程。40年代前后，熱處理工作者發現，當鋼在完全奧氏體化后如果冷卻不當，或部分奧氏體化后的淬火組織中存在有鐵素體等非馬氏體組織時，會使鋼的強度、沖擊韌性，尤其是彈性極限降低。50年代的試驗表明，在臨界點溫度附近進行擺動熱處理，可以細化晶粒，大幅度提高鋼的低溫韌性，同時經臨界區加熱淬火后可以抑制鋼的回火脆性。到了60年代，人們對馬氏體相變理論和復合材料力學性能的研究有了新的認識和進展，使臨界區熱處理的應用發生了質的變化。1968年雙相鋼專利的發表是這種質變的表現。

 工業生產尤其汽車工業生產需要高強度沖壓用鋼，并為雙相不銹鋼的開發提供了動力，而雙相鋼的出現又對汽車結構輕量化、安全行駛以及提高汽車工業的競爭能力產生了深遠的影響。美國麻省理工學院W.S.Owen教授在1980年發表的重要報告“一個簡單的熱處理能挽救底特律（汽車工業）嗎？”說明了雙相鋼對美國四大工業支柱之一的汽車工業的重要性。

 雙相不銹鋼的產生與發展改變或豐富了過去人們熟悉的有關完全奧氏體化鋼的物理和力學冶金中的某些概念。臨界區加熱時合金元素在熱循環中再分配，奧氏體和鐵素體共存時馬氏體相變的拘束，兩相塑性應變不相容情況下材料的變形特性，斷裂源的位置和傳播途徑的多樣性，島狀硬質相的強化機制以及描述雙相鋼抗拉強度的連續或不連續纖維復合材料強度的混合物定律等就是其中的一些例子。本書將歸納、評述近二十年來關于雙相鋼的物理和力學冶金研究中的進展。全書共分九章：

 第1章概述雙相不銹鋼的產生、發展和應用，以給讀者一個關于雙相不銹鋼的概貌。

 第2章介紹臨界區加熱時奧氏體形成的特點、影響因素以及描述臨界區熱處理時奧氏體形成的體視特征的理論模型，為獲得合適組織的雙相不銹鋼提供理論基礎和途徑。

 第3章介紹雙相不銹鋼的顯微組織特征及其影響因素，為認識雙相鋼的性能特點提供顯微組織基礎。

 第4、5章詳細論述雙相不銹鋼在單軸拉伸下的變形特性及描述這些變形特性的理論模型。應該說像雙相不銹鋼這樣性能的理論預測值和實驗值之間具有如此緊密的聯系是較少見的。

 第6章介紹雙相不銹鋼的成形性、試驗方法、表征參量及其與其他鋼種的對比。作為主要用于沖壓構件的雙相不銹鋼，了解其成形性或平面應力下的變形特性對于實際應用具有重要意義。

 第7章介紹解理斷裂應力的意義、測試方法和雙相不銹鋼的解理斷裂特性。這對理解組織特征對材料解理斷裂應力的影響，擴大雙相不銹鋼的應用和進行安全設計都十分重要。

 作為交變負荷使用的構件（如汽車輪盤），材料的疲勞性能對構件使用壽命的預測十分重要，本書第8章介紹雙相不銹鋼的疲勞裂紋萌生、擴展和門坎值的實驗結果，同時介紹雙相不銹鋼在腐蝕環境下使用時的性能－氫脆和工藝性能一點焊性。

 最后一章介紹雙相不銹鋼的生產和應用情況，我們希望本書尤其本章的內容可促進雙相鋼在我國早日開花結果。各章之間互有聯系，但基本自成體系，可供單獨閱讀。本書的若干章節由《材料科學和測試技術叢書》編委孫珍寶先生審閱，第6章由北京航空學院鐘群鵬教授校閱，他們提出的寶貴意見已經著者采用于書中，在此敬表謝意。本書涉及物理和力學冶金的廣大領域，限于作者水平，編著中可能有不當之處，熱情希望讀者多加指正。