随着現代經濟的高速發展,不鏽鋼需求大大增加,而不鏽鋼尤其是超奧氏體級中需要大量的鎳元素,由于鎳資源嚴重匮乏,促使不鏽鋼價格大幅上漲。
普通鐵素體不鏽鋼具有良好的耐蝕性能和抗氧化性能,其抗應力腐蝕性能優于奧氏體不鏽鋼,價格比奧氏體不鏽鋼便宜,但存在可焊性差、脆性傾向比較大的缺點,生産和使用受到限制。因此,開發出具有良好可焊性和韌性的高級不鏽鋼鋼種就勢在必行了。
一 牌号及成分
相關研究已經證明,鐵素體鋼的高溫脆性、沖擊韌性、可焊性都與鋼中的間隙元素含量有關。通過降低鋼中的碳和氮的含量,添加钛、铌、锆、钽等穩定化元素,添加銅、鋁、釩等焊縫金屬韌化元素3種途徑,可以改善鐵素體鋼的可焊性和脆性。鐵素體按C N含量可以分為不同級别:
C N>0.03% 為常規鐵素體不鏽鋼,表示為0Cr;
C N≤0.03% 為超低碳鐵素體不鏽鋼,表示為00Cr;
C N≤0.02% 為高純鐵素體不鏽鋼,表示為000Cr;
C N≤0.01% 為超純鐵素體不鏽鋼,表示為0000Cr
一般來講,C N≤0.03%即可稱為超級鐵素體不鏽鋼。
一些企業已經用AOD熔煉或真空熔煉加電子束精煉的方法生産出含氮低于90ppm,碳和氮總量在110~120ppm範圍内的高純鐵素體鋼。我國已研制出000Cr18Mo2Ti和000Cr30Mo2高純鐵素體鋼。研制成功的超級鐵素體鋼化學成分如表1所示。
表1 超級鐵素體鋼的化學成分(wt%)
美國标準ASTMA493-88已經納入XM-27(000Cr26Mo)、S44700(000Cr29Mo3)和S44800(000Cr29Ni2Mo3)3個超純鐵素體牌号,其化學成分如表2。
表2 ASTMA493中超純鐵素體鋼化學成分wt%
二 發展曆史
超級鐵素體不鏽鋼産生于上世紀70-80年代,當時工業發展急需适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,大量實踐已經證明銅材已經不能滿足這種需求。钛材雖然能夠滿足要求,但是價格昂貴。因此,美國、德國、日本等國際相繼開發了高鉻、钼超級鐵素體不鏽鋼。其發展曆程如下圖所示。
三 應用領域
超級鐵素體不鏽鋼主要用于能源工業冷凝器與給排水加熱器,也用于化工與石化行業換熱器與煉油設備和海水淡化換熱器等,尤其是用于濱海電廠的冷凝器,用以替代工業純钛。
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