超馬氏體不銹鋼簡(jiǎn)介

超馬氏體不銹金剛亦稱(chēng)軟馬氏體不銹鋼，有的也叫做可焊接馬氏體不銹鋼或13Cr不銹鋼。

傳統(tǒng)的馬氏體不銹鋼通常是指410、420和431等牌號(hào)的不銹鋼，含鉻量分別為13%和17%左右。由于這類(lèi)鋼缺乏足夠的延展性，而且在制造過(guò)程中墩應(yīng)力裂紋下分敏感，可焊性差，因而，使用受到限制，成為不銹鋼簇中不太受關(guān)注的一類(lèi)材料。

為了克服上述不足，50年代末，瑞士人引入軟馬氏體的概念。最初的目的是為了改善水輪發(fā)電機(jī)葉輪的焊接性能。通過(guò)降低含碳量（最高碳含量為0.07%），增加鎳含量（3.5%-4.5%），開(kāi)發(fā)出了一系列新的合金。這類(lèi)合金抗拉強(qiáng)度高，延展性又好，焊接性能也得到了改善。

隨著冶煉技術(shù)進(jìn)步，AOD/VOD精煉技術(shù)廣泛地應(yīng)用于不銹鋼的精煉，這類(lèi)合金的最高碳含量從0.07%降低到0.05%和0.03%。經(jīng)過(guò)人們不懈的努力，碳含量進(jìn)一步降低，同時(shí)合金成分經(jīng)過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化，不銹鋼的綜合力學(xué)性能得到提高，耐腐蝕性良好，特別是焊接性能得到顯著改善，形成了新的超馬氏體不銹鋼系列，成為不銹鋼族中耀眼的一個(gè)系列，受到人們廣泛的關(guān)注。近年來(lái)，采用加壓冶金技術(shù)開(kāi)發(fā)的含氮馬氏體不銹鋼也屬于馬氏體不銹鋼范圍。

超馬氏體不銹鋼的典型化學(xué)成分見(jiàn)下表。

典型超級(jí)馬氏體不銹鋼的化學(xué)成分，%

超馬氏體不銹鋼的力學(xué)性能

超馬氏體不銹鋼不僅具有較好的耐腐蝕性、可焊接性，而且具有強(qiáng)度高和低溫韌性好的特點(diǎn)。典型的力學(xué)性能如下：

屈服應(yīng)力：σ0.2為550-850MPa

抗拉強(qiáng)度：σb為780-1000MPa

沖擊強(qiáng)度大于50J

延伸率大于12%

超馬氏體不銹鋼在加工制造過(guò)程中又采取了特殊的工藝措施，使得新的超馬氏體不銹鋼的焊接性能大大超過(guò)了傳統(tǒng)的馬氏體不銹鋼。超馬氏體不銹鋼由于含碳量低，相當(dāng)于提高了基體金屬中含鉻量的比例，所以耐腐蝕性好。

超級(jí)馬氏體不銹鋼的應(yīng)用前景

超馬氏體不銹鋼除具有傳統(tǒng)馬氏體不銹鋼的特點(diǎn)，可以應(yīng)用于泵、壓縮機(jī)、閥門(mén)及其它機(jī)加工用途外，超馬氏體海洋用管已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功，滿足了海上石油天然氣公司對(duì)工藝用無(wú)縫管輸送管道的要求，成為海洋用鋼的新成員。

荷蘭的NAM石油天然氣公司已經(jīng)決定對(duì)他們位于荷蘭北部格羅寧根的天然氣田的濕天然氣處理設(shè)施進(jìn)行現(xiàn)代化改造，包括對(duì)30個(gè)球罐進(jìn)行大修和對(duì)所有輸送管道的更換，新選用的材料全部是超馬氏體13Cr不銹鋼。

阿曼國(guó)的液態(tài)天然氣工程需要鋪設(shè)幾十公里長(zhǎng)的輸送管線，也采用的是超馬氏體不銹鋼。埃及和尼日利亞也在研究類(lèi)似的工程。

此外，如水力發(fā)電、采礦設(shè)備、化工設(shè)備、食品工業(yè)、交通運(yùn)輸及高溫紙漿生產(chǎn)設(shè)備也是極具潛力的應(yīng)用領(lǐng)域。

超馬氏體不銹鋼的經(jīng)濟(jì)性

在超馬氏體不銹鋼取得成功之前，對(duì)許多應(yīng)用不銹鋼的領(lǐng)域，特別是含二氧化碳，或者含二氧化碳和硫化氫腐蝕介質(zhì)的環(huán)境，往往使用雙相不銹鋼，一些特殊部件甚至要求使用超雙相不銹鋼。現(xiàn)在，人們?cè)絹?lái)越多地用超馬氏體不銹鋼來(lái)部分取代雙相不銹金剛和超雙相不銹鋼，這除了超馬氏體不銹鋼在某些腐蝕環(huán)境下仍具有強(qiáng)度高、耐蝕性好以及-40℃的沖擊韌性好之外，更主要的原因是超馬氏體不銹鋼比雙相不銹鋼更經(jīng)濟(jì)。

首先，在重量相等、耐腐蝕性相當(dāng)?shù)那疤嵯拢捎贸?3Cr不銹鋼比采用雙相不銹鋼便宜大約30%。

其次，超13Cr不銹鋼的強(qiáng)度比雙相不銹鋼高得多，所以用超13Cr不銹鋼制作的零部件（如三通、彎頭、輸送管和支管）的壁厚可以減薄，成本降低10%-15%。總計(jì)下來(lái)，超13Cr不銹鋼與雙相不銹鋼比較，總成本降低35%-40%。這樣大幅度的成本降低，使得人們不能忽略它在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的工業(yè)，如石油天然氣工業(yè)上的應(yīng)用。

結(jié)論

（1）超馬氏體不銹鋼具有較好的力學(xué)性能，典型的屈服應(yīng)力σ0.2為550-850MPa，抗拉強(qiáng)度σb為780-1000MPa，并具有很好的沖擊韌性和延展性。

（2）超馬氏體不銹鋼的顯微組織為低碳回火馬氏體。根據(jù)含鎳量的多少及熱處理?xiàng)l件的差異，一些超馬氏體不銹鋼的組織可能出現(xiàn)部分細(xì)化彌散的殘留奧氏體和少許的σ鐵素體。

（3）由于超馬氏體不銹鋼含碳量比傳統(tǒng)馬氏體不銹鋼體，而且，鋼中增加了適量的鎳和鉬，因而，耐腐蝕性有所提高。

（4）超馬氏體不銹鋼焊接性能比傳統(tǒng)馬氏體不銹鋼好，可以采用常規(guī)的焊接工藝實(shí)施焊接。低碳低氮超馬氏體不銹鋼可以在焊接狀態(tài)下使用，必要時(shí)可以施以焊后熱處理，以獲得較低的硬度和更好的韌性。

（5）超13Cr不銹鋼是一類(lèi)經(jīng)濟(jì)適用的新鋼種，其使用成本比雙相不銹鋼低35%-40%，從而使這類(lèi)鋼在不銹鋼家族中具有極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用前景十分廣闊。