超级不锈钢是一种特种的不锈钢,首先在化学成分上与普通不锈钢304不同,是指含高镍,高铬,高钼的一种高合金不锈钢。其次在耐高温或者耐腐蚀的性能上,与304相比,具有更加的耐高温或者耐腐蚀性能,是304不可取代的。另外,从不锈钢的分类上,不锈钢的金相组织是一种稳定的奥氏体金相组织。
马氏体不锈钢含铬13%,由于铁素体晶粒在焊接过程中粗化和硬化,而使其可焊性很差。以往,这类不锈钢的用途严格限制于非焊接零件的安装。经过冶炼工艺的不断改进,降低了马氏体不锈钢中的碳、氮、硫含量,又增加了一定量的镍(含量达6.5%)和钼(含量2.5%),从而开发出了超级马氏体不锈钢。这种材料在加工制造过程中又采取了的工艺措施,使得新的超级马氏体不锈钢的焊接性能大大超过了传统的马氏体不锈钢。
经济性
在超级马氏体不锈钢取得成功之前,对许多应用不锈钢的领域,特别是含二氧化碳,或者含二氧化碳和硫化氢腐蚀介质的环境,往往使用双相不锈钢,一些部件甚至要求使用超双相不锈钢。之后,人们越来越多地用超级马氏体不锈钢来部分取代双相不锈钢和超双相不锈钢,这除了超马氏体不锈钢在某些腐蚀环境下仍具有强度高、耐蚀性好以及-40℃的冲击韧性好之外,更主要的原因是超氏体不锈钢比双相不锈钢更经济。
首先,在重量相等、耐腐蚀性相当的前提下,采用超13Cr不锈钢比采用双相不锈钢便宜大约30%。
其次,超13Cr不锈钢的强度比双相不锈钢高得多,所以,用超13Cr不锈钢制作的零部件(如三通、弯头、输送管和支管)的壁厚可以减薄,成本降低10%~15%。总计下来,超13Cr不锈钢与双相不锈钢相比较,总成本降低35%~40%。这样大幅度的成本降低,使得人们不能忽略它在竞争日益激烈的工业,如石油天然气工业上的应用。
为了适应现代工业发展中的耐苛刻介质全面腐蚀的需求,在304、316等不锈钢管基础上提高钢的铬、镍、钼含量,以及加入铜、硅等元素或降低杂质元素的残余量,又发展了许多高合金的新牌号,例如含约4.5%Mo的317LM(00Cr18Ni16Mo5)和904L不锈钢(00Cr20Ni25Mo4.5Cu)以及尿素级、硝酸级、核级、食品级等类型的奥氏体不锈钢管。根据1962~1997年间对不锈钢管大量腐蚀破坏形态的统计,可以看出,1962~1971年间全面腐蚀和晶间腐蚀已大量减少,而1962年起到1997年,应力腐蚀、点腐蚀、间隙腐蚀以及腐蚀疲劳等局部腐蚀在腐蚀破坏中仍占有相对高的比例。其中点蚀和缝隙腐蚀仍占20%以上,应力腐蚀和腐蚀疲劳仍占10%以上。通过研究,人们已经了解到提高奥氏体不锈钢管中的镍量可以显著提高钢的耐应力腐蚀性能,提高铬、钼量可以显著提高钢的耐点蚀和耐缝隙腐蚀的性能,而刚的应力腐蚀和腐蚀疲劳通常都是有点蚀和缝隙腐蚀为起源,因此,人们开始关注耐点蚀、耐缝隙腐蚀性能优良的高合金奥氏体不锈钢的研制。
超级马氏体不锈钢典型的基体金属显微组织为回火马氏体。这种低碳回火马氏体组织具有很高的强度和韧性。根据含镍量的不同、热处理条件的差异,一些牌号的超级马氏体不锈钢基体显微组织中可能会出现10%~40%的细小弥散状残留奥氏体。对于含铬16%等级的超级马氏体不锈钢,显微组织中可能出现少量的δ铁素体。为了获得理想的细晶粒回火马氏体,在钢板交货之前一般都经过淬火加回火处理。
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