超級鐵素體不銹鋼產生于20世紀70~80年代,當時工業發展急需能適應各種水質條件的換熱器材料,尤其是以海水為冷卻介質的電廠表面冷凝器。為此,許多國家開發了高鉻鉬的超級鐵素體不銹鋼,即鉻:>25%、鉬:>2%,其耐點蝕和耐縫隙腐蝕的性能遠優于常規鐵素體不銹(xiu)鋼,相當于超級(ji)奧(ao)氏體不銹鋼,其耐點蝕指數PREN(wc+3.3wmo)≥35,最高可達40以上。表9.31為已商業化的超級鐵素體不銹鋼的化學成分。
超級鐵素(su)(su)(su)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)按(an)碳、氮(dan)含量的不同(tong),可區分(fen)為高純和一(yi)(yi)般(ban)純度兩(liang)類。前者(zhe)(zhe)碳:≤0.01%、氮(dan):≤0.015%、碳+氮(dan):≤0.01%;后者(zhe)(zhe)采用(yong)(yong)加入Ti、Nb穩(wen)定化措施以防止(zhi)敏化后耐(nai)蝕性(xing)降(jiang)低(di)。高純超級鐵素(su)(su)(su)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)性(xing)能(neng)好,但(dan)生(sheng)產成本偏(pian)高,除在特殊情況下一(yi)(yi)般(ban)不被采用(yong)(yong);一(yi)(yi)般(ban)純度并加人穩(wen)定化元素(su)(su)(su)一(yi)(yi)類,可采用(yong)(yong)通用(yong)(yong)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)裝備進行生(sheng)產,其性(xing)能(neng)亦可達到高純度類的水平,因此采用(yong)(yong)較多。GB/T 4237-2015和GB/T 3080-2015納入了4個超級鐵素(su)(su)(su)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(見(jian)表9.6)。
由于電力行業使用鐵素體不銹鋼制作熱交換器和冷凝器用不銹鋼(gang)焊管(guan)日益增多,以替代銅材、鈦合金,我國制定了GB/T 30066-2013《熱交換器和冷凝器用鐵素體不銹鋼焊接鋼管》,共列入了23個牌號,其中低鉻類5個、中鉻類6個、高鉻類4個,其余8個為超級鐵素體不銹鋼,超級鐵素體不銹鋼用于氯離子濃度高的海水等介質。外徑不大于60mm、壁厚不大于2.7mm時,鋼管應以冷軋鋼帶為原料,采用不添加填充金屬的自動焊接方法制造。
GB/T 30066-2013中列人的8個超級鐵素體不銹鋼牌號為008Cr27Mo、022Cr27Ni2Mo4NbTi、022Cr29Mo4NbTi、008Cr30Mo2、019Cr25Mo4Ni4NbTi、008Cr29Mo4、008Cr29Mo4Ni2、012Cr28Ni4Mo2Nb。前面4個牌號亦列入了GB/T 3280-2015,其化學成分見表9.6,但略有差異,主要是對S、P、的要求更為嚴格。其余的4個牌號:019Cr25Mo4Ni4NbTi即瑞典的25Cr-4Mo(Monit)鋼,008Cr29Mo4 即美國的29Cr-4Mo(S44700)鋼,008Cr29Mo4Ni2 即美國的AL29-4-2(S44800)鋼,012Cr28Ni4Mo2Nb即德國的X1CrNiMoNb28-4-2鋼,這些鋼的化學成分見表9.31。
Cr、Mo復合合金化是(shi)超(chao)級鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)合金化特點,Strecher于1974年(nian)公(gong)布的(de)(de)(de)Cr、Mo含量(liang)與鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)點蝕、耐(nai)縫(feng)隙(xi)腐蝕、耐(nai)應(ying)(ying)力(li)腐蝕之間的(de)(de)(de)關系曲線,是(shi)超(chao)級鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)發展的(de)(de)(de)基礎。為了能滿(man)足(zu)所規定的(de)(de)(de)3種腐蝕條(tiao)件,鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)(de)Cr、Mo含量(liang)需(xu)恰當配(pei)比,當wc在25%~32%范圍(wei)內,隨Cr含量(liang)的(de)(de)(de)提高(gao),為滿(man)足(zu)對耐(nai)蝕性的(de)(de)(de)要求(qiu),所需(xu)加(jia)入的(de)(de)(de)Mo含量(liang)隨之下降。此外,還應(ying)(ying)考慮Cr、Mo對脆(cui)(cui)性和韌脆(cui)(cui)轉變溫(wen)度的(de)(de)(de)影響,過高(gao)的(de)(de)(de)Cr、Mo含量(liang)將加(jia)劇脆(cui)(cui)性相的(de)(de)(de)析出和升高(gao)韌脆(cui)(cui)轉變溫(wen)度。因此,超(chao)級鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)(de)Cr、Mo均限制在一定范圍(wei)之內,形成(cheng)了25Cr-4Mo、27Cr-4Mo、28Cr-2Mo、29Cr-4Mo、30Cr-2Mo等(deng)類(lei)型的(de)(de)(de)鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。
這類鋼(gang)鉻、鉬含(han)量高(gao),在600~950℃加熱和停留,極易析出σ、X、Laves等相,嚴重惡化(hua)鋼(gang)的性能。因此,在高(gao)溫加熱進行熱處理時,保(bao)溫后(hou)需急冷,焊(han)后(hou)也要求快速冷卻。
鐵(tie)素體不銹鋼的韌脆轉變溫度過(guo)高是影響其應用(yong)的一個重(zhong)要因素,可以(yi)通過(guo)控制(zhi)C、N含量,熱處理時采用(yong)快速冷卻(que)和(he)減小(xiao)截(jie)面尺寸予以(yi)解決。