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鋼(gang),相當于超級奧氏體(ti)不(bu)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。


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  超級(ji)(ji)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼按碳(tan)、氮含量的(de)不(bu)同(tong),可(ke)區分(fen)為高純(chun)(chun)和一(yi)般純(chun)(chun)度兩(liang)類。前者碳(tan):≤0.01%、氮:≤0.015%、碳(tan)+氮:≤0.01%;后者采(cai)用(yong)加(jia)入Ti、Nb穩(wen)(wen)定(ding)(ding)化措施以防止敏化后耐(nai)蝕性(xing)(xing)降低(di)。高純(chun)(chun)超級(ji)(ji)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼性(xing)(xing)能好,但生(sheng)產(chan)成本偏高,除(chu)在特殊情(qing)況下一(yi)般不(bu)被(bei)采(cai)用(yong);一(yi)般純(chun)(chun)度并(bing)加(jia)人穩(wen)(wen)定(ding)(ding)化元素(su)一(yi)類,可(ke)采(cai)用(yong)通(tong)用(yong)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼裝備進行生(sheng)產(chan),其性(xing)(xing)能亦可(ke)達到高純(chun)(chun)度類的(de)水平,因(yin)此采(cai)用(yong)較多(duo)。GB/T 4237-2015和GB/T 3080-2015納入了4個超級(ji)(ji)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(見表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(xiu)鋼焊管(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(bu)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(he)合(he)金化是超(chao)級(ji)鐵(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)合(he)金化特點(dian),Strecher于(yu)1974年公(gong)布的(de)(de)(de)Cr、Mo含(han)(han)量(liang)與鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)耐點(dian)蝕(shi)(shi)、耐縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)、耐應力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)關系(xi)曲(qu)線,是超(chao)級(ji)鐵(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)(gang)發(fa)展的(de)(de)(de)基礎。為(wei)(wei)了能滿足(zu)(zu)所規定的(de)(de)(de)3種腐(fu)蝕(shi)(shi)條件,鐵(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)Cr、Mo含(han)(han)量(liang)需恰(qia)當配比,當wc在25%~32%范圍內(nei),隨Cr含(han)(han)量(liang)的(de)(de)(de)提高,為(wei)(wei)滿足(zu)(zu)對(dui)耐蝕(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)(de)要求,所需加入(ru)的(de)(de)(de)Mo含(han)(han)量(liang)隨之(zhi)下降(jiang)。此外(wai),還(huan)應考慮Cr、Mo對(dui)脆(cui)性(xing)和韌(ren)(ren)脆(cui)轉變(bian)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)影響,過高的(de)(de)(de)Cr、Mo含(han)(han)量(liang)將加劇(ju)脆(cui)性(xing)相的(de)(de)(de)析出(chu)和升高韌(ren)(ren)脆(cui)轉變(bian)溫(wen)度(du)。因此,超(chao)級(ji)鐵(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)Cr、Mo均限(xian)制在一定范圍之(zhi)內(nei),形(xing)成了25Cr-4Mo、27Cr-4Mo、28Cr-2Mo、29Cr-4Mo、30Cr-2Mo等類型的(de)(de)(de)鐵(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)(gang)。


  這類(lei)鋼鉻(ge)、鉬含量(liang)高,在600~950℃加熱和停留,極易(yi)析出σ、X、Laves等相,嚴重(zhong)惡化鋼的性能。因此,在高溫加熱進行(xing)熱處理時,保溫后需急(ji)冷(leng),焊后也要求快速冷(leng)卻。


  鐵素(su)體不銹(xiu)鋼的韌脆轉變溫度過高(gao)是(shi)影響其應(ying)用的一個重(zhong)要因素(su),可以通(tong)過控制(zhi)C、N含量,熱處理時采用快速冷卻和(he)減(jian)小(xiao)截面(mian)尺(chi)寸予以解(jie)決(jue)。