由于該種特種不銹鋼是一種高合金的材料,所以在制造工藝上相當(dāng)復(fù)雜,人們一般只能依靠傳統(tǒng)工藝來(lái)制造這種特種不銹鋼,如灌注,鍛造,壓延等等。
超級(jí)馬氏體不銹鋼典型的基體金屬顯微組織為回火馬氏體。這種低碳回火馬氏體組織具有很高的強(qiáng)度和韌性。根據(jù)含鎳量的不同、熱處理?xiàng)l件的差異,一些牌號(hào)的超級(jí)馬氏體不銹鋼基體顯微組織中可能會(huì)出現(xiàn)10%~40%的細(xì)小彌散狀殘留奧氏體。對(duì)于含鉻16%等級(jí)的超級(jí)馬氏體不銹鋼,顯微組織中可能出現(xiàn)少量的δ鐵素體。為了獲得理想的細(xì)晶?;鼗瘃R氏體,在鋼板交貨之般都經(jīng)過淬火加回火處理。
馬氏體不銹鋼含鉻13%,由于鐵素體晶粒在焊接過程中粗化和硬化,而使其可焊性很差。以往,這類不銹鋼的用途嚴(yán)格限制于非焊接零件的安裝。經(jīng)過冶煉工藝的不斷改進(jìn),降低了馬氏體不銹鋼中的碳、氮、硫含量,又增加了一定量的鎳(高含量達(dá)6.5%)和鉬(高含量2.5%),從而開發(fā)出了超級(jí)馬氏體不銹鋼。這種材料在加工制造過程中又采取了特殊的工藝措施,使得新的超級(jí)馬氏體不銹鋼的焊接性能大大超過了傳統(tǒng)的馬氏體不銹鋼。
奧氏體不銹鋼管中的牌號(hào)有18-8(日常18-10 或 19-9)型的304不銹鋼(中國(guó)為00Cr19Ni10)和18-12-2的316(0Cr17Ni12Mo2)。為了解決奧氏體不銹鋼焊后因鉻碳化物析出所導(dǎo)致的鉻貧化而引起的晶間腐蝕敏感性,早期是加入碳化物穩(wěn)定化元素鈦和鈮,20世紀(jì)60年代后期,AOD和VOD等爐外精煉工藝技術(shù)的問世,降低了鋼中碳量到≤0.03%,解決了奧氏體不銹鋼敏化態(tài)(焊后)晶間腐蝕的敏感性,提高了鋼中的純凈度,也解決了鋼的固溶態(tài)晶間腐蝕的敏感性。因此,自20世紀(jì)80年代以來(lái),所開發(fā)的新奧氏體不銹鋼基本上都是低碳型的。
根據(jù)1962~1997年間對(duì)不銹鋼管大量腐蝕破壞形態(tài)的統(tǒng)計(jì),可以看出,1962~1971年間全面腐蝕和晶間腐蝕已大量減少,而1962年起到1997年,應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)腐蝕、間隙腐蝕以及腐蝕疲勞等局部腐蝕在腐蝕破壞中仍占有相對(duì)高的比例。其中點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕仍占20%以上,應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞仍占10%以上。通過研究,人們已經(jīng)了解到提高奧氏體不銹鋼管中的鎳量可以顯著提高鋼的耐應(yīng)力腐蝕性能,提高鉻、鉬量可以顯著提高鋼的耐點(diǎn)蝕和耐縫隙腐蝕的性能,而剛的應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞通常都是有點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕為起源,因此,人們開始關(guān)注耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕性能優(yōu)良的高合金奧氏體不銹鋼的研制。
1970年起,氮作為重要的合金元素在不銹鋼管中的廣泛應(yīng)用,使得不銹鋼管的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段,氮在奧氏體不銹鋼中的應(yīng)用也為超級(jí)奧氏體不銹鋼的誕生創(chuàng)造了條件。超級(jí)奧氏體不銹鋼管的發(fā)展來(lái)自許多途徑。例如,在已有的AL-6X(00Cr21Ni24Mo6)基礎(chǔ)上加入了氮,產(chǎn)生了AL-6XN(00Cr21Ni24Mo6N),在高鉬的904L不銹鋼管基礎(chǔ)上將鉬含量提高到約6%并加入氮。