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(ji)奧氏體不(bu)銹鋼(gang),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。


表 31.jpg


  超(chao)級鐵素體不(bu)銹鋼(gang)按碳、氮含(han)量的不(bu)同,可區分(fen)為高(gao)純(chun)和一(yi)般(ban)純(chun)度兩類(lei)。前者碳:≤0.01%、氮:≤0.015%、碳+氮:≤0.01%;后(hou)者采用(yong)加(jia)入Ti、Nb穩定化(hua)措施以防止敏化(hua)后(hou)耐蝕性降低。高(gao)純(chun)超(chao)級鐵素體不(bu)銹鋼(gang)性能好,但(dan)生(sheng)產(chan)成本(ben)偏(pian)高(gao),除在(zai)特(te)殊情(qing)況下一(yi)般(ban)不(bu)被采用(yong);一(yi)般(ban)純(chun)度并加(jia)人穩定化(hua)元素一(yi)類(lei),可采用(yong)通(tong)用(yong)不(bu)銹鋼(gang)裝備進(jin)行生(sheng)產(chan),其性能亦可達到高(gao)純(chun)度類(lei)的水平,因此采用(yong)較多。GB/T 4237-2015和GB/T 3080-2015納入了4個超(chao)級鐵素體不(bu)銹鋼(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(guan)》,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)(he)合(he)(he)金(jin)化是超級鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合(he)(he)金(jin)化特點,Strecher于1974年(nian)公布的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Cr、Mo含(han)(han)(han)量(liang)與鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點蝕、耐(nai)縫(feng)隙腐蝕、耐(nai)應(ying)力腐蝕之間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關系(xi)曲線,是超級鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)發展(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基礎(chu)。為(wei)了能(neng)滿足(zu)所規定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)3種腐蝕條件,鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Cr、Mo含(han)(han)(han)量(liang)需恰當配比,當wc在(zai)25%~32%范圍內,隨Cr含(han)(han)(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提高(gao)(gao),為(wei)滿足(zu)對耐(nai)蝕性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求,所需加入的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Mo含(han)(han)(han)量(liang)隨之下降。此外,還應(ying)考慮Cr、Mo對脆(cui)性(xing)和韌脆(cui)轉變(bian)溫度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響,過高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Cr、Mo含(han)(han)(han)量(liang)將(jiang)加劇脆(cui)性(xing)相(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)析出和升(sheng)高(gao)(gao)韌脆(cui)轉變(bian)溫度。因此,超級鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Cr、Mo均限(xian)制在(zai)一(yi)定范圍之內,形成了25Cr-4Mo、27Cr-4Mo、28Cr-2Mo、29Cr-4Mo、30Cr-2Mo等類型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。


  這(zhe)類鋼(gang)鉻(ge)、鉬(mu)含(han)量高,在600~950℃加(jia)(jia)熱和(he)停(ting)留,極易析出σ、X、Laves等(deng)相,嚴重(zhong)惡化(hua)鋼(gang)的性能。因此,在高溫加(jia)(jia)熱進行熱處理(li)時,保溫后需急冷,焊后也要求快(kuai)速冷卻(que)。


  鐵素(su)(su)體不銹鋼的(de)韌(ren)脆轉變溫(wen)度過高是影(ying)響其應用的(de)一個重要因(yin)素(su)(su),可(ke)以通過控制C、N含量,熱處理時采(cai)用快速冷(leng)卻和減小截面尺寸予以解決。