超马氏体不锈钢简介

HEATS

    超马氏体不锈金刚亦称软马氏体不锈钢，有的也叫做可焊接马氏体不锈钢或13Cr不锈钢。 
    传统的马氏体不锈钢通常是指410、420和431等牌号的不锈钢，含铬量分别为13%和17%左右。由于这类钢缺乏足够的延展性，而且在制造过程中墩应力裂纹下分敏感，可焊性差，因而，使用受到限制，成为不锈钢簇中不太受关注的一类材料。 
    为了克服上述不足，50年代末，瑞士人引入软马氏体的概念。最初的目的是为了改善水轮发电机叶轮的焊接性能。通过降低含碳量（最高碳含量为0.07%），增加镍含量（3.5%-4.5%），开发出了一系列新的合金。这类合金抗拉强度高，延展性又好，焊接性能也得到了改善。 
    随着冶炼技术进步，AOD/VOD精炼技术广泛地应用于不锈钢的精炼，这类合金的最高碳含量从0.07%降低到0.05%和0.03%。经过人们不懈的努力，碳含量进一步降低，同时合金成分经过进一步优化，不锈钢的综合力学性能得到提高，耐腐蚀性良好，特别是焊接性能得到显著改善，形成了新的超马氏体不锈钢系列，成为不锈钢族中耀眼的一个系列，受到人们广泛的关注。近年来，采用加压冶金技术开发的含氮马氏体不锈钢也属于马氏体不锈钢范围。 
    超马氏体不锈钢的典型化学成分见下表。

典型超级马氏体不锈钢的化学成分，%

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类型	钢号	C	Si	Mn	Cr	Ni	Mo	Cu	N
Cr13型	00Cr13Ni5Mo	≤0.03	＜0.3	0.4/1.0	12.0/14.0	4.0/6.0	0.5/1.0	-
	00CrNi5MO2	0.02	0.2	0.4	12.5	5.0	2.0	-
	00Cr13Ni5Mo2Ti	＜0.01	0.3	0.4	12	6.2	2.5	-
	00Cr13Ni5MO2Cu	0.02	0.3	0.5/0.7	13	5.0	1.5/2.0	1.5
	00Cr13Ni5MoN	0.02	0.2	0.7	13.3	4.8	1.6	0.1	0.08
	00Cr13Ni6.5Mo2.5Cu	＜0.015	0.15	≤2.0	12	6.5	2.5	0.4
Cr16型	00Cr16Ni5Mo	≤0.03	-	-	16	5	1	-
含氮型	2Cr15MoV	0.3	-	-	15	-	1	-	0.3

    超马氏体不锈钢的力学性能   
    超马氏体不锈钢不仅具有较好的耐腐蚀性、可焊接性，而且具有强度高和低温韧性好的特点。典型的力学性能如下：   
    屈服应力：σ0.2为550-850MPa   
    抗拉强度：σb为780-1000MPa   
    冲击强度大于50J   
    延伸率大于12%   
    超马氏体不锈钢在加工制造过程中又采取了特殊的工艺措施，使得新的超马氏体不锈钢的焊接性能大大超过了传统的马氏体不锈钢。超马氏体不锈钢由于含碳量低，相当于提高了基体金属中含铬量的比例，所以耐腐蚀性好。   
    超级马氏体不锈钢的应用前景   
    超马氏体不锈钢除具有传统马氏体不锈钢的特点，可以应用于泵、压缩机、阀门及其它机加工用途外，超马氏体海洋用管已经开发成功，满足了海上石油天然气公司对工艺用无缝管输送管道的要求，成为海洋用钢的新成员。   
    荷兰的NAM石油天然气公司已经决定对他们位于荷兰北部格罗宁根的天然气田的湿天然气处理设施进行现代化改造，包括对30个球罐进行大修和对所有输送管道的更换，新选用的材料全部是超马氏体13Cr不锈钢。   
    阿曼国的液态天然气工程需要铺设几十公里长的输送管线，也采用的是超马氏体不锈钢。埃及和尼日利亚也在研究类似的工程。   
    此外，如水力发电、采矿设备、化工设备、食品工业、交通运输及高温纸浆生产设备也是极具潜力的应用领域。   
    超马氏体不锈钢的经济性   
    在超马氏体不锈钢取得成功之前，对许多应用不锈钢的领域，特别是含二氧化碳，或者含二氧化碳和硫化氢腐蚀介质的环境，往往使用双相不锈钢，一些特殊部件甚至要求使用超双相不锈钢。现在，人们越来越多地用超马氏体不锈钢来部分取代双相不锈金刚和超双相不锈钢，这除了超马氏体不锈钢在某些腐蚀环境下仍具有强度高、耐蚀性好以及-40℃的冲击韧性好之外，更主要的原因是超马氏体不锈钢比双相不锈钢更经济。   
    首先，在重量相等、耐腐蚀性相当的前提下，采用超13Cr不锈钢比采用双相不锈钢便宜大约30%。   
    其次，超13Cr不锈钢的强度比双相不锈钢高得多，所以用超13Cr不锈钢制作的零部件（如三通、弯头、输送管和支管）的壁厚可以减薄，成本降低10%-15%。总计下来，超13Cr不锈钢与双相不锈钢比较，总成本降低35%-40%。这样大幅度的成本降低，使得人们不能忽略它在竞争日益激烈的工业，如石油天然气工业上的应用。   
    结论   
    （1）超马氏体不锈钢具有较好的力学性能，典型的屈服应力σ0.2为550-850MPa，抗拉强度σb为780-1000MPa，并具有很好的冲击韧性和延展性。   
    （2）超马氏体不锈钢的显微组织为低碳回火马氏体。根据含镍量的多少及热处理条件的差异，一些超马氏体不锈钢的组织可能出现部分细化弥散的残留奥氏体和少许的σ铁素体。   
    （3）由于超马氏体不锈钢含碳量比传统马氏体不锈钢体，而且，钢中增加了适量的镍和钼，因而，耐腐蚀性有所提高。   
    （4）超马氏体不锈钢焊接性能比传统马氏体不锈钢好，可以采用常规的焊接工艺实施焊接。低碳低氮超马氏体不锈钢可以在焊接状态下使用，必要时可以施以焊后热处理，以获得较低的硬度和更好的韧性。   
    （5）超13Cr不锈钢是一类经济适用的新钢种，其使用成本比双相不锈钢低35%-40%，从而使这类钢在不锈钢家族中具有极强的竞争优势，应用前景十分广阔。

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