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。


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  超級鐵素體不銹鋼按碳、氮含量的不同,可區分為高純和一般純度兩類。前者碳:≤0.01%、氮:≤0.015%、碳+氮:≤0.01%;后者采用加入Ti、Nb穩定化措施以防止敏化后耐蝕性降低。高純超級鐵素體不銹鋼性能好,但生產成本偏高,除在特殊情況下一般不被采用;一般純度并加人穩定化元素一類,可采用通用不銹鋼裝備進行生產,其性能亦可達到高純度類的水平,因此采用較多。GB/T 4237-2015和GB/T 3080-2015納入了4個超級鐵素體不銹鋼(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》,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復合合金化是超級鐵素體不銹鋼的合金化特點,Strecher于1974年公布的Cr、Mo含量與鋼的耐點蝕、耐縫隙腐蝕、耐應力腐蝕之間的關系曲線,是超級鐵素體不銹鋼發展的基礎。為了能滿足所規定的3種腐蝕條件,鐵素體不銹鋼中的Cr、Mo含量需恰當配比,當wc在25%~32%范圍內,隨Cr含量的提高,為滿足對耐蝕性的要求,所需加入的Mo含量隨之下降。此外,還應考慮Cr、Mo對脆性和韌脆轉變溫度的影響,過高的Cr、Mo含量將加劇脆性相的析出和升高韌脆轉變溫度。因此,超級鐵素體不銹鋼中的Cr、Mo均限制在一定范圍之內,形成了25Cr-4Mo、27Cr-4Mo、28Cr-2Mo、29Cr-4Mo、30Cr-2Mo等類型的鐵素體不銹鋼。


  這類鋼鉻、鉬含量高,在600~950℃加熱和停留,極易析出σ、X、Laves等相,嚴重惡化鋼的性能。因此,在高溫加熱進行熱處理時,保溫后需急冷,焊后也要求快速冷卻。


  鐵素體不銹鋼的韌脆轉變溫度過高是影響其應用的一個重要因素,可以通過控制C、N含量,熱處理時采用快速冷卻和減小截面尺寸予以解決。