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什么是超级不锈钢、镍基合金?

日期: 2019-08-21
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超级不锈钢、镍基合金是一种特种的不锈钢,首先在化学成分上与普通不锈钢不同,是指含高镍,高铬,高钼的一种高合金不锈钢。

根据不锈钢材料的显微组织特点,超级不锈钢分为超级铁素体不锈钢、超级奥氏体不锈钢、超级马氏体不锈钢和超级双相不锈钢等几个类型。


什么是超级不锈钢、镍基合金?



超级奥氏体不锈钢』


在普通奥氏体不锈钢的基础上,通过提高合金的纯度,提高有益元素的数量,降低C含量,防止析出Cr23C6造成晶间腐蚀,获得良好的力学性能、工艺性能和耐局部腐蚀性能,并替代了Ti稳定化不锈钢。


『超级铁素体不锈钢』


继承了普通铁素体不锈钢强度高、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点,同时改善了铁素体不锈钢的延性—脆性转变、对晶间腐蚀较敏感和焊态的低韧性等局限性。采用精炼技术,降低C和N含量,添加稳定化和焊缝金属韧化元素,可获得高Cr、Mo且超低C、N的超级铁素体不锈钢,使铁素体不锈钢在耐腐蚀、耐氯化物的点蚀和缝隙腐蚀等应用方面进入了一个新的阶段。


什么是超级不锈钢、镍基合金?


『超级双相不锈钢』


该类钢是20世纪80年代后期发展起来的,牌号主要有SAF2507、UR52N、Zeron100等,其特点是含C量低,含有高Mo和高N,钢中铁素体相含量占40%~45%,具有优良的耐腐蚀性能。


『超级马氏体不锈钢』


属于可硬化的不锈钢,具有高的硬度、强度和耐磨性能,但韧性和焊接性较差。普通马氏体不锈钢缺乏足够的延展性,在变形过程中对应力十分敏感,冷加工成形比较困难。通过降低含碳量,增加镍含量,可获得超级马氏体不锈钢。近年来,各国在开发低碳、低氮超级马氏体钢方面投入很大,研究出一批不同用途的超级马氏体钢。超级马氏体钢已在石油和天然气开采、储运设备、水力发电、化工及高温纸浆生产设备上得到广泛应用。

什么是超级不锈钢、镍基合金?



『功能性不锈钢』


随市场需求的变化,各种具有特殊用途和特殊功能的不锈钢不断出现。如新型医用无Ni奥氏体不锈钢材料主要为Cr-Ni奥氏体不锈钢,具有很好的生物相容性,含有13%~15%的Ni。Ni是一种致敏因子,且对生物体有致畸、致癌等危害。含Ni植入不锈钢在体内长期使用,会逐渐被破坏而释放出Ni离子。当Ni离子在植入人体附近组织中富集时,可诱发毒性效应,发生细胞破坏和发炎等不良反应。中国科学院金属研究所开发的Cr-Mn-N型医用无Ni奥氏体不锈钢,经过生物相容性试验,性能优于目前临床使用的Cr-Ni奥氏体不锈钢。再如抗菌不锈钢,随着人们生活水平的提高,人们对所处的环境和自身的健康越来越重视,这促进了抗菌材料的研究与开发。1980年以来,以日本为代表的发达国家在家用电器、食品包装、日用品、洗浴设备等方面开始研究应用抗菌材料。日新制钢株式会社和川崎钢铁公司分别研究出了含Cu和含Ag抗菌不锈钢,含Cu抗菌不锈钢是在不锈钢中加入0.5%~1.0%的Cu,并采取特殊热处理,使不锈钢自表面到内部均匀弥散ε-Cu析出物,起到抗菌作用。这种含Cu抗菌不锈钢适合应用于高级厨房用具等系列产品以及其他要求高加工性和抗菌性等的产品。加Ag抗菌不锈钢对大肠杆菌和黄色葡萄球菌等均具有很高的抗菌效果,特别是在加工研磨或者表面受磨损时,这种材料能始终保持良好的抗菌效果。


『氮合金化不锈钢』


N作为合金元素加入不锈钢中,可提高奥氏体稳定性,平衡双相钢中相的比例,在不影响钢的塑性和韧性的情况下提高钢的强度和耐蚀性,并可部分代替不锈钢中的Ni。在双相钢中,N延缓金属间化合物弥散析出;在马氏体钢中,N与其他元素形成氮化物分布于晶界上,可以提高硬化能力,防止高温回火时奥氏体、铁素体晶粒的长大。近年来研制的高N含量的奥氏体不锈钢,即高强无磁奥氏体不锈钢,具有高温强度,它将广泛作为低温超导材料、高耐蚀性和无磁性材料应用。


『高洁净化不锈钢』


目前国内不锈钢厂由于夹杂物导致的产品报废率高达20%以上。因而,不锈钢冶炼过程中以夹杂物控制为中心的高洁净化越来越引起人们的重视。在不锈钢冶炼过程中,内生夹杂物是在脱氧、合金化和钢液结晶时产生的。成品的外来夹杂物是在钢液的冶炼、浇铸和运输中产生的。为获得高洁净度的不锈钢,要注意入炉原料、脱氧剂、脱氧制度、精炼和连铸工艺制度等。


什么是超级不锈钢、镍基合金?


其中比较著名的是含6%Mo的钢(254SMo),这类钢具有非常好的耐局部腐蚀性能,在海水、充气、存在缝隙、低速冲刷条件下,有良好的抗点蚀性能(PI≥40)和较好的抗应力腐蚀性能,是Ni基合金和钛合金的代用材料。

其次在耐高温或者耐腐蚀的性能上,具有更加优秀的高温或者耐腐蚀性能,是304不锈钢不可取代的。另外,从不锈钢的分类上,特殊不锈钢的金相组织是一种稳定的奥氏体金相组织。 

由于这种特种不锈钢是一种高合金的材料,所以在制造工艺上相当复杂,一般人们只能依靠传统工艺来制造这种特种不锈钢,如灌注,锻造,压延等等。


在许多的领域中,比如:

1.海洋:海域环境的海洋构造物,海水淡化,海水养殖,海水热交换等。

2.环保领域:火力发电的烟气脱硫装置,废水处理等。

3.能源领域:原子能发电,煤炭的综合利用,海潮发电等。

4.石油化工领域:炼油,化学化工设备等。

5.食品领域:制盐,酱油酿造等。


在以上的众多领域中,普通不锈钢304是无法胜任的,在这些特殊的领域中,特种不锈钢是不可缺少的,也是不可被替代的。近几年来,随着经济的快速发达,随着工业领域的层次的不断提高,越来越多的项目需要档次更高的不锈钢——特种不锈钢(超级不锈钢、镍基合金)。

一些代表性的特种不锈钢有:

1.超级不锈钢,也就是说是一种含有约6%钼的特种不锈钢,世界上有十来种钢种。大家也叫6钼不锈钢。比如主要成分为;25Ni-23Cr-5.5Mo-0.2N

2.Incoloy系列合金,比如说Incoloy800,主要成分为:32Ni-21Cr-Ti,Al

3.Inconel系列合金,比如说Inconel600,主要成分为:73Ni-15Cr-Ti,Al

4.哈氏合金,比如说C-276,主要成分为:59Ni-15Cr-16Mo-4W

5.蒙乃尔合金,比如说蒙乃尔400,主要成分为:65Ni-32Cu


综合以上事例中,如果是选用普通不锈钢(如304),而不是选用特种不锈钢的情况下,普通不锈钢(304)并不适合这样的高温或者高腐蚀的环境,材料会马上发生腐蚀,或发生高温氧化。所以在众多的需要耐高温,耐腐蚀的环境下,特种不锈钢是最好的选择。

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