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,相當于超級奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)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(chao)級(ji)鐵(tie)素(su)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)按碳、氮含量(liang)的不同,可區分為高純(chun)(chun)和一般(ban)(ban)純(chun)(chun)度兩類(lei)(lei)(lei)。前者(zhe)碳:≤0.01%、氮:≤0.015%、碳+氮:≤0.01%;后者(zhe)采(cai)用(yong)加入(ru)Ti、Nb穩定化措施以防止敏化后耐蝕性(xing)(xing)降低。高純(chun)(chun)超(chao)級(ji)鐵(tie)素(su)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)性(xing)(xing)能好,但生產(chan)成本偏高,除在特殊情況下一般(ban)(ban)不被采(cai)用(yong);一般(ban)(ban)純(chun)(chun)度并加人穩定化元素(su)一類(lei)(lei)(lei),可采(cai)用(yong)通用(yong)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)裝(zhuang)備進行(xing)生產(chan),其性(xing)(xing)能亦可達到高純(chun)(chun)度類(lei)(lei)(lei)的水平,因此采(cai)用(yong)較(jiao)多(duo)。GB/T 4237-2015和GB/T 3080-2015納入(ru)了4個超(chao)級(ji)鐵(tie)素(su)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(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(gang)(gang)焊接鋼(gang)(gang)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(hua)是超(chao)級(ji)(ji)鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)合金化(hua)特點,Strecher于1974年公布的(de)(de)(de)Cr、Mo含量與鋼(gang)的(de)(de)(de)耐點蝕(shi)、耐縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi)、耐應力腐(fu)(fu)蝕(shi)之間的(de)(de)(de)關系曲線,是超(chao)級(ji)(ji)鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)發展(zhan)的(de)(de)(de)基礎。為了(le)能(neng)滿(man)足所規(gui)定(ding)的(de)(de)(de)3種腐(fu)(fu)蝕(shi)條件(jian),鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)中的(de)(de)(de)Cr、Mo含量需恰當配比,當wc在25%~32%范(fan)圍內,隨Cr含量的(de)(de)(de)提高(gao),為滿(man)足對耐蝕(shi)性的(de)(de)(de)要求,所需加入的(de)(de)(de)Mo含量隨之下降。此外,還應考慮Cr、Mo對脆性和(he)韌(ren)脆轉變溫度的(de)(de)(de)影響,過高(gao)的(de)(de)(de)Cr、Mo含量將加劇脆性相的(de)(de)(de)析出和(he)升高(gao)韌(ren)脆轉變溫度。因此,超(chao)級(ji)(ji)鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)中的(de)(de)(de)Cr、Mo均限制在一定(ding)范(fan)圍之內,形(xing)成了(le)25Cr-4Mo、27Cr-4Mo、28Cr-2Mo、29Cr-4Mo、30Cr-2Mo等(deng)類型的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)。
這類(lei)鋼(gang)鉻、鉬含(han)量高(gao),在600~950℃加(jia)熱和停留,極易(yi)析(xi)出σ、X、Laves等相,嚴重惡化鋼(gang)的(de)性能。因此(ci),在高(gao)溫(wen)加(jia)熱進行熱處理時,保溫(wen)后需急(ji)冷,焊(han)后也要求(qiu)快速(su)冷卻。
鐵素體不銹鋼的韌脆轉變溫度過(guo)高是影響其(qi)應用(yong)的一(yi)個重要因素,可(ke)以(yi)通過(guo)控制C、N含量,熱處理時采用(yong)快速冷卻和(he)減小截面尺寸予以(yi)解(jie)決(jue)。