新超級(jí)不銹鋼

1、精選文檔精選文檔PAGEPAGE6精選文檔PAGE4.6、超級(jí)不銹鋼在二十世紀(jì)末，國(guó)內(nèi)外都著手于不銹鋼品種的開(kāi)發(fā)、對(duì)已有的四大不銹鋼類(lèi)都試制了“超級(jí)”的牌號(hào)，其共同特色是：從成分設(shè)計(jì)上保證更穩(wěn)固的組織；在更苛刻環(huán)境下?lián)碛袃?yōu)秀的耐蝕性能；更好的力學(xué)性能。鉬不單可知足上述要求，也是代替昂貴高合資料的重要合金元素由表3可見(jiàn)，四類(lèi)“超級(jí)”牌號(hào)的不銹鋼多半加入了合金元素鉬。表3“超級(jí)”牌號(hào)不銹鋼的化學(xué)成分，%不銹鋼鋼類(lèi)CrMoNNiMn超雙相2540.371.2SAF2507超奧氏體2550.225超鐵素體294-超馬氏體（合金1）110.50.0122.02.0X8011Cr-2Ni超馬氏體（合金2）

2、121.50.0124.52.0X80超馬氏體（合金3）122.50.0126.52.0X80超級(jí)雙相不銹鋼型，含高鉬和氮，標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)UNSS32750（25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N），有的也含鎢和銅，PREN值大于40，可合用于苛刻的介質(zhì)條件，擁有優(yōu)秀的耐蝕與力學(xué)綜合性能，可與超級(jí)奧氏體不銹鋼相媲美。超級(jí)DSSZeron1000.032573.50.240.70.74041.5SuperUNSS32760duplexUNSS32750SAF25070.032573.80.28-41stainless+steelUR47NSS2328UNSS32550+2573.50.251.5-41

3、UR52N0.03UNSS32740DP3W0.0325730.27-2.03942.51、超馬氏體不銹鋼的典型化學(xué)成分這種新式的超馬氏體不銹鋼，為了適應(yīng)不一樣的使用條件，比利時(shí)沙勒洛伊企業(yè)（FaEER）研究設(shè)計(jì)了三種不一樣化學(xué)成分的合金（見(jiàn)表1）1。最近幾年來(lái)，各國(guó)不銹鋼生產(chǎn)廠在開(kāi)發(fā)低碳、低氮超馬氏體不銹鋼方面，作出了巨大的努力，生產(chǎn)出了合用于不一樣用途的超馬氏體不銹鋼。不一樣生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的超馬氏體不銹鋼典型化學(xué)成分見(jiàn)表223。表1三種合金的目標(biāo)化學(xué)成分/%元素合金1合金2合金3C0.0150.0150.015Mn2.02.02.0P0.0300.0300.030S0.0200.0020.0

4、02Si0.150.150.15Cu0.400.400.40Ni2.04.56.5Cr11.012.012.0Mo0.51.52.5N0.0120.0120.0122、超馬體不銹鋼的顯微組織超馬氏體不銹鋼典型的基體金屬顯微組織為回火馬氏體（見(jiàn)圖12）。這種低碳回火馬氏體組織擁有很高的強(qiáng)度和韌性。依據(jù)含鎳量的不一樣的熱辦理?xiàng)l件的差異，一些牌號(hào)的超馬氏體不銹鋼基體顯微組織中可能會(huì)出現(xiàn)10%40%的渺小彌散狀殘留奧氏體。關(guān)于含鉻16%等級(jí)的超馬氏體不銹鋼，顯微組織中可能出現(xiàn)少量的鐵素體。為了獲取理想的細(xì)晶?；鼗瘃R氏體，在鋼板交貨以前一般都經(jīng)過(guò)淬火加回火辦理。表2超馬氏體不銹鋼典型化學(xué)成分/%牌號(hào)化學(xué)

5、成分生產(chǎn)廠CMnSiCrNiMoCuN其余HP13Cr0.030.40.31341-0.05-川崎廠超13Cr0.020.40.212.552-0.08-住友金屬(13-5-2)超13Cr0.010.40.3126.22.5-0.01Ti住友金屬(13-6-2.5-Ti)0.0713Cr0.020.50.212.25.520.20.02V0.2英鋼聯(lián)(12-5-2)0.020.70.313.34.81.60.10.08-達(dá)爾明CRS(95ksi)0.020.50.312.54.51.51.50.05-新日鐵CRS(110ksi)0.020.50.312.85.921.50.02-新日鐵X801

6、1Cr-2Ni0.01520.151120.50.4-沙勒洛伊0.012X8012Cr-0.01520.15124.51.50.4-沙勒洛伊0.012X8012Cr-0.01520.15126.52.50.4-沙勒洛伊0.012248SV0.031651Fe阿.謝菲爾德圖13、超氏體不銹鋼的機(jī)械性能超馬氏體不銹鋼不單擁有較好的耐腐化性、可焊接性，并且擁有強(qiáng)度高和低溫韌性好的特色。典型的機(jī)械性以下:折服應(yīng)力0.2為550850MPa抗拉強(qiáng)度b為7801000MPa沖擊強(qiáng)度大于50焦耳延長(zhǎng)率大于12%阿維斯塔.謝菲爾德企業(yè)生產(chǎn)的248SV馬氏體不銹鋼的物理機(jī)械性能見(jiàn)表33。表3248SV的物理機(jī)械

7、性能-37700在20時(shí)密度/kgm熱傳導(dǎo)率/W(mK)-122比熱J/(kgK)-1460在20-100時(shí)的線膨脹系數(shù)/10-6-111K電阻率/mm0.6彈性模量/Gpa215最低折服強(qiáng)度0.2/Mpa20620100610200590300570400540最低折服強(qiáng)度(20)0.1/MPa660最低抗拉強(qiáng)度(20)/Mpa830最低延長(zhǎng)率A5/%15最低沖擊強(qiáng)度/J59硬度/HB260-320為了獲取好的低溫性能，減少顯微組織中鐵素體含量，甚至完整除去它是深重要的。為此，要很好地控制所有的加工過(guò)程，防止在這些加工過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品的最后化學(xué)成分帶來(lái)影響，不利于鋼材顯微組織的控制。表1所列合金

8、1能夠知足-20C沖擊性能的要求，合金2及合金3能夠知足-40C沖擊性能的要求。為了充分論證超馬氏體不銹鋼的韌性，對(duì)不一樣的13Cr材質(zhì)的零件，特別是對(duì)它上邊的焊縫，比利時(shí)焊接研究所（位于根特市）達(dá)成了大批的試驗(yàn)，試驗(yàn)的典型結(jié)果如表41所示。表4可焊接13Cr不銹鋼韌性試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)方法夏氏V型缺口沖擊試驗(yàn)寬試樣裂紋頂端空隙位移試驗(yàn)（CTOD）試驗(yàn)用資料試驗(yàn)溫度試驗(yàn)結(jié)果中板150-200J焊縫-20100-130J熱影響區(qū)45-100J焊縫-201.0mm熱影響區(qū)0.5mm中板焊縫-20熱影響區(qū)經(jīng)過(guò)不一樣試驗(yàn)方法的嚴(yán)格論證，已經(jīng)證明：只需試樣不存在各樣人為的缺口，各樣方法都獲取了很好的試驗(yàn)結(jié)果。

9、這充分證明可焊接13Cr不銹鋼的低溫韌性是很好的。超馬氏體不銹鋼在鑄造加工時(shí)，對(duì)鑄造溫度和鑄造力都沒(méi)有特其余要求。即便鑄造溫度偏低，相同能獲取無(wú)裂紋鑄造。進(jìn)而清楚表示，超馬氏體不銹鋼擁有很好的可鍛性。4、超馬氏體不銹鋼的焊接性能馬氏體不銹鋼含鉻13%，因?yàn)殍F素體晶粒在焊接過(guò)程中粗化和硬化，而使其可焊性很差。在過(guò)去，這種鋼的用途嚴(yán)格限制于非焊接零件的安裝。經(jīng)過(guò)冶煉工藝的精益求精，降低了馬氏體不銹鋼中的碳、氮、硫含量，又增添了必定量的鎳（最高含量達(dá)6.5%）和鉬（最高含量2.5%），進(jìn)而開(kāi)發(fā)出了超馬氏體不銹鋼。這種資料在加工制造過(guò)程中又采納了特別的工藝舉措，使得新的超馬氏體不銹鋼的焊接性能大大超出

10、了傳統(tǒng)的馬氏體不銹鋼。超馬氏體不銹鋼的焊接能夠采納人們熟習(xí)的焊接工藝，諸如氣體保護(hù)金屬極電弧焊（GMAW或SMAW），氣體保護(hù)鎢電弧焊（GTAW）。埋弧焊（SAW）和勵(lì)磁線圈電弧焊（FAW）。關(guān)于環(huán)縫焊接能夠使用GTSW、GMAW和SAW，直縫焊大部分使用SAW。可是，激光焊和電子束焊也特別有吸引力。激光焊對(duì)生產(chǎn)直縫焊管是一種經(jīng)濟(jì)的焊接方法。因?yàn)槔鋮s速度快，在焊縫中能夠獲取全馬氏體顯微組織，進(jìn)而獲取很好的韌性和滿(mǎn)意的耐蝕性。為了保證焊縫擁有高的韌性和優(yōu)秀的耐腐化性，當(dāng)前使用的焊絲多為雙相不銹鋼和超雙相不銹鋼?？墒?，因?yàn)榕c基體材質(zhì)不一樣，致使焊縫出現(xiàn)不平均腐化的現(xiàn)象，并且，雙相不銹鋼或超雙相不銹

11、鋼比超13Cr不銹鋼價(jià)格貴好多，所以，人們正在努力開(kāi)發(fā)與超馬氏體不銹鋼相般配的焊線，用來(lái)代替雙相不銹鋼或超雙相不銹鋼焊絲。低碳和低氮超馬氏體不銹鋼能夠在焊接狀態(tài)下使用。對(duì)某些馬氏體不銹鋼牌號(hào)（特別是那些此外增添氮的鋼）為了獲取較低的硬度和更好的韌性，應(yīng)該進(jìn)行焊后熱辦理。焊后熱辦理的影響大小取決于基體金屬的化學(xué)成分、熱辦理時(shí)間、溫度以及所采納的焊絲材質(zhì)（是雙相不銹鋼或是與基體金屬相般配的資料）。在擬訂熱辦理工藝及熱加工加熱溫度時(shí)，要十分注意最高加熱溫度，若最高加熱溫度控制不妥，則簡(jiǎn)單出現(xiàn)晶粒長(zhǎng)大，進(jìn)而致使韌性的明顯降低。自然，對(duì)這種鋼的深入研究發(fā)現(xiàn)，即便出現(xiàn)了特別粗的晶粒，能夠從頭施以淬火加回火

12、辦理使晶粒細(xì)化。比如從ASTM2級(jí)細(xì)化為ASTM5級(jí)或6級(jí)。這也是超Cr13不銹鋼的長(zhǎng)處之一。5、超馬氏體不銹鋼的耐腐化性能超馬氏體不銹鋼因?yàn)楹剂康?，相?dāng)于提升了基體金屬中含鉻量的比率，所以耐腐化性好。關(guān)于弱酸性腐化環(huán)境，超馬氏體不銹鋼有代替其余耐蝕合金的趨向?？墒?，在高平和有二氧化碳存在的腐化條件下，會(huì)產(chǎn)生一般腐化和局部腐化，在二氧化碳和硫化氫同時(shí)存在的腐化條件下，一定考慮在室溫下產(chǎn)生的應(yīng)力腐化裂紋和在高溫下產(chǎn)生的局部腐化和一般腐化。依據(jù)腐化條件的不一樣（如CO2或CO2+H2S），開(kāi)發(fā)了不一樣牌號(hào)的超馬氏體不銹鋼（含鉬或不含鉬）。本文表1中的合金1合用于不含酸，也沒(méi)有硫化氫的環(huán)境條件；合金2合用于弱酸，最大硫化氫含量為10ppm的環(huán)境條件；合金3合用于弱酸，最大硫化氫含量為50ppm的環(huán)境條件。這種超13Cr不銹鋼已成功地應(yīng)用于北海地域的Gullfaks油田和Asgard油田，這兩個(gè)油田的環(huán)境條件如表52。阿維斯塔.謝菲爾德企業(yè)開(kāi)發(fā)的248SV馬氏體不銹鋼耐一般腐化和點(diǎn)腐化的性能優(yōu)于13%鉻和17%鉻馬氏體不銹鋼，而與304型奧體不銹鋼相當(dāng)，這些都說(shuō)明超馬氏體不銹鋼擁有較好的耐腐化性。表5油田的環(huán)境條件Gullfaks油田Asgard油田設(shè)計(jì)壓力/bar390390-475操作壓力/bar200-250200-475使用溫度/9060-140二氧化碳濃度/%2pH3，約0.