历史背景
本世纪的二十年代，英国和德国最早发展了不锈钢。最初的不锈钢是以铁、铬为主的马氏体类和铁素体类不锈钢。此种类型不锈钢在大气中的耐腐蚀性能比钢要好得多。但由于合金化程度较低，其他杂质也较多，在酸性环境中的耐腐蚀能力是有限的。再加上加工性能，尤其是焊接性较差，在应用上有很大的局限性，从而使得铁-铬-镍系的奥氏体不锈钢得到了很大的发展。受当时治炼技术的限制，奥氏体不锈钢的合金化程度也较低，其最低含碳量高达0.08%。这样，在经热处理（敏化处理）和焊接后，碳化物沿晶界析出，从而造成了焊接热影响区内具有晶间腐蚀的危险。在实际应用当中，有许多因此类晶间腐蚀而失效的例子。
为解决奥氏体不锈钢的晶间腐蚀问题，在二十年代末，瑞典和法国的钢厂研制了同时具有铁素体和奥氏体的双相不锈钢。瑞典Avesta Jemverk AB在一九三零年开发，生产了不含钼的453E和含钼的453S两种双相不锈钢。典型的化学成分分别为25%铬、5%镍、无钼或1.5%钼。一九三二年，阿维斯塔钢铁有限公司双相不锈钢的产量就已达当时年产量的百分之六点五。在一九四七年，4535首先以SIS2324列入瑞典材料标准。稍后，又以AISI329列入美国材料标准。值得一提的是，这个钢种以后又得到了改善，其中包括降低了含碳量，适当地添加了氮。但在今天，此钢种的生产与应用已经很少了。与此同时，双相不锈钢在法国也得到了很大的发展。当时的J.Holtzer钢铁厂在一九三五年左右，研制了含25%铬、5%镍、2.5%钼和2.5%铜的双相不锈钢，命名为Uranus50，以后以发展为UNS S32404。
二次世界大战期间，镍十分短缺，许多国家的钢铁厂都开展了对双相不锈钢的研制工作，出现一批合金含量不同的双相不锈钢，从而形成了最早的，第一代双相不锈钢。几个典型的代表为453E、453S、Uranus50和3RE60（S31500）等。
四十年代发现了奥氏体不锈钢具有应力腐独破裂敏感性。在当时，奥氏体不锈钢常常在有应力腐蚀破裂的环境中失效。与此同时，许多研究工作都观察到铁素体可以降低不锈钢对应力腐蚀破裂的敏感性。由于双相不锈钢中含铁素体量较高，人们就想到双相不锈钢的抗应力腐蚀的能力一定是很好的。3RE60就是一个为抗应力腐独破裂而设计的双相不锈钢。此钢种曾广泛地应用于304和316类型奥氏体不锈钢产生应力腐蚀破裂的环境中，取得了良好的效果。这可以说是不锈钢发展史上的一个较大突破。但后来也是因为焊后热影响区内晶间腐蚀的问题，使得该钢在腐蚀环境稍微恶劣的情况下，不能保证焊后金相组织有与母体相接近的耐腐蚀性能。因此，此类型双相不锈钢的使用曾一度减少。曾对此钢种进行了改进，推出了3RE60的政进型。主要措施是降低了含碳量和加人了氮，从而减少了对晶间腐蚀的敏感性，但并没有解决根本问题。在新的一代双相不锈钢出现之后，3RE60就基本上不再使用了。
第一代铁素体-奥氏体双相不锈钢经1000~1050℃粹火软化处理后，含60-70%铁素体，这种双相显微组织比普通型奥氏体不锈钢具有更高的强度。此类型双相不锈钢，即使碳含量与当时的奥氏体不锈钢相同，仍然具有良好的耐晶闻腐蚀能力。而且耐均匀腐蚀能力也相当于或优于普通奥氏体不锈钢.。
近代发展
虽然早期双相不锈钢的抗应力腐蚀破裂的能力比普通奥氏体不锈钢好，但铁素体含量较高，给实际应用带来很大的困难。比如，若热处理时的冷却不适当，无论是冷却速度过快或过慢，或者是焊接措施不当，则将导致热影响区中全部转变为铁素体。由于在体心立方结晶结构的铁素体中，碳的固溶度极低，即使在含碳量（<0.03%）很低的不锈钢中，也仍能沿晶界生成碳化物。结果仍可使焊接热影响区具有晶间腐蚀敏感性，且塑性又低。正是因为出现过此种类型的失效，限制了3RE60型双相不锈钢的使用。
七十年代针对上述热影响区的晶间腐蚀问题而研制了含22%铬的双相不锈钢。随着电弧炉精炼技术的改进，使得有可能生产含碳量更低的不锈钢。同时也有可能加入其他合金元素，如钛、铌和氮等。与早期双相不锈钢相比，此类型双相不锈钢不仅含碳量较低，而且还有较高的钼含量，同时也含有一定量的氮。由于钼含量高，此类型钢的耐腐蚀能力，特别是耐局部腐蚀的能力，比第一代双相不锈钢要高得多。而且由于氮的添加，使得此类强双相不锈钢具有较高的抗焊后热影响区内晶间腐蚀的能力，并通过了Strauss和Hhey晶间腐蚀试验。其中2205（UNS31803）还通过了硫酸浓度较高的晶间腐蚀试验。
氮的添加，可以说是双相不锈钢发展史上的一个较大突破。使得双相不锈钢的应用范围又进一步扩大到苛刻的使用环境。但是，由于不同国家和厂家所生产的双相不锈钢的含氮量有很大不同，在实际应用当中，因为含氮量的不适，曾出现过在全部为铁素体的热影响区中产生晶间和晶内的碳化物氮化物析出，从而带来的氢虑和点腐蚀问题，一度影响了双相不赞钢的的发展与使用。大量的研究证明将双相不锈钢的含氮量限制在0.15-0.2%间较为合适。此后许多厂家都将含氮量限制在这个范围之内。比如，Avesta Sheffield 2205的平均含氮量在0.17%左右。与316L和3171类型奥氏体不锈钢相比，这种22%铬和含氮的改进型双相不锈钢，不仅强度提高了很多，而且具有良好的耐腐蚀性。
在此时双相不锈钢的发展过程中，不仅仅是朝着高合金化方向发展，同时也开发了一些不含钼的，合金含量较低的双相不锈钢。在八十年代开发SAF2304就是一例。其主要化学成分为23%铬和4.5%镍。与304和316类型奥氏体不锈钢相比，这种类型钢具有优异的耐应力魔蚀破裂的能力和更好的耐其他腐蚀性，以及较高的机械强度，在许多情况下可以取代304有时甚至可以取代316这些由于炼钢技术改造以后，而发展起来的钢种，形成了第二代双相不锈钢，其中包括含钼和氮的或不含钼和氮的双相不锈钢。几个典型钢种为SAF2304 2205、7MoPlus、255和DP3等。其主要化学成分为21~23%铬、4~6%镍、2~4%钼和0.1%~0.2%氮。第二代双相不锈钢与第一代双相不锈钢相比，无论是耐腐蚀性能还是机械性能，都有了很大的提高。综合使用性能很好，逐渐地形成了一种节省成本，总经济效益好的不锈、耐酸材料。
八十年代以后，特别是近海油气工业的发展，增加了对22%铬双相不锈钢的需求量。同时，也由于使用环境的苛刻，而发现了第二代双相不锈钢的局限性，如耐海水腐蚀的能力，以及焊后性能等等。因此，大量的开发工作都集中在如何研制耐腐蚀性更好的双相不锈钢。在此阶段，理论研究工作也有了较大的发展。根据现代冶金理论，热力学理论和利用计算机手段，完成了大量对双相不锈钢的焊接技术，焊接冶金学和对性能影响等的研究工作，取得了显著的成果。首先发现了氮元素的重要意义。大量实验结果表明氮控制着焊接接头的金相显微组织。含氮量的多少，直接影响着焊后性能。在亚平衡条件下，氮在控制固态相变动力学上起着重要作用，同时利用热力学基本数据可以推测出经热处理和焊接热循环后的相转变。这样，就为根据母材，焊缝和焊后热影响区的最佳显微组织来设计不锈钢的成分打下了基础。
八十年代利用热力学数据，研制开发了超级双相不锈钢，例如，SAF2507。此类型双相不锈钢的特点是合金化程度很高，与22%铬型双相不锈钢相比，SAF2507提高了铬、镍、钼和氮等合金元素的含量，较好地平衡了铁素体和奥氏体之间的相比例，使该钢种有极佳的耐腐蚀性，包括苛刻条件下耐局部腐蚀的能力，机械强度又高，使得此类双相不锈钢可以应用于条件更苛刻的环境中，近海油气工业即为一例。这种以高合金程度化，特别是高含氮量为特点的第三代双相不锈钢目前已得到了很大的发展。较典型钢种有SAF2507，Zeron100等。其主要化学成分为24%~26%铬、5%～7%镍、6%～8%钼和0.2%~0.3%氮。与第一和第二代双相不锈钢相比，第三代双相不锈钢在耐腐蚀性能方面有很大的提高。不仅耐应力腐蚀破裂，同时也可以应用在海水环境中。经过将近六十年的研制与发展，双相不锈钢已形成了一个较为完善的系列。它们在化学成分、性能以及设计、加工制造等方面均有了较为完善的措施。
