超級奧氏體不銹鋼的概念是在20世紀(jì)80年代與超級鐵素體不銹鋼、超級雙相不銹鋼并行產(chǎn)生的，類似于為高合金化鎳基合金而使用的鎳基超合金概念。超級奧氏體不銹鋼一般認(rèn)為是“鋼中耐點(diǎn)蝕當(dāng)量PREN≥40的那些牌號”的奧氏體不銹鋼。

縱觀超級奧氏體不銹鋼的發(fā)展史，可以把超級奧氏體不銹鋼分為三代：

（1）20世紀(jì)30年代，為解決鋼材在硫酸介質(zhì)中的腐蝕問題，法國和瑞典開發(fā)了Uranus B6合金（20Cr-25Ni-4.5Mo-1.5Cu），美國研發(fā)了20號合金（20Cr-30Ni-2.5Mo-3.5Cu），70年代后B6合金一般稱為904L，904L不銹鋼在硫酸和磷酸環(huán)境下有著優(yōu)良的抗全面腐蝕的性能，并具有良好的抗晶間腐蝕、點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕及應(yīng)力腐蝕能力，常被應(yīng)用于硫酸、磷酸等苛刻環(huán)境中，現(xiàn)主要應(yīng)用于海水熱交換器、化工成套設(shè)備、食品成套設(shè)備及石油、核電等苛刻環(huán)境中的關(guān)鍵設(shè)備，904L不銹鋼和20號合金為超級奧氏體不銹鋼的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

   隨著石油化工、海水淡化、煙氣脫硫等領(lǐng)域的發(fā)展，對服役于苛刻環(huán)境下的材料的需求日益增多，這促使超級奧氏體不銹鋼進(jìn)一步發(fā)展。20世紀(jì)50年代瑞典阿維斯塔（Avesta）生產(chǎn)了6Mo鋼（16Cr-30Ni-6Mo），是254SMO不銹鋼的雛形；60年代優(yōu)勁公司（Ugine）研制出抗海水腐蝕的NSCD合金，其含Mo＞5％。1967年國際鎳公司（INCO）對14％ ～21％Cr、20％ ～40％Ni和6％～12％Mo的合金申請專利，同年美國阿利根尼（Allegheny）生產(chǎn)出AL-6X（20Cr-25Ni-6Mo），它們主要用于海水冷卻電廠的薄型冷凝器管，但是對于厚截面材在制作過程中易于產(chǎn)生金屬間相沉淀。

  在20世紀(jì)60年代后期，德國通過添加氮，研制了317LMN，其中含氮0.15％，廣泛應(yīng)用于煙氣脫硫、造紙工業(yè)。為了提高氮的溶解度可以通過添加錳合金來實(shí)現(xiàn)，由此研制出有良好耐腐蝕性能和強(qiáng)度的高合金奧氏體鋼Amagaint 974鋼，用于無磁潛艇上。并且同期美國Allegheny生產(chǎn)出了主要用于處理不純有機(jī)酸和二氧化氯紙漿漂白的JS700,70年代早期瑞典 Avesta生產(chǎn)出尿素級不銹鋼725LN。

（2）20世紀(jì)70年代初的氬-氧脫碳精煉（AOD）技術(shù)。使得生產(chǎn)能力得到了質(zhì)的提高，能在抑制有害微量元素的同時(shí)又精確地控制合金元素，為制造更高合金化的不銹鋼打下了基礎(chǔ)。1976年，Avesta發(fā)布了新的6Mo不銹鋼專利并引入254SMO（20Cr-18Ni-6Mo-0.7Cu-0.2N），由于氮含量提升到0.2％，使合金的奧氏體相更加穩(wěn)定，金屬間相析出延緩，易于制造厚截面產(chǎn)品，這就是第二代的超級奧氏體不銹鋼，254SMO標(biāo)志著6Mo超級奧氏體不銹鋼工業(yè)化的開始。隨后采用氮合金化研發(fā)了其他類似牌號，例如70年代由美國 Allegheny為解決海水腐蝕問題而在AL-6X的基礎(chǔ)上而生產(chǎn)的AL-6XN、AL-6XN Plus；80年代研發(fā)的934LN和UR SB8；德國VDM在904L不銹鋼的基礎(chǔ)上提高鉬含量并加入0.2％N而研發(fā)的 Cronifer1925hMo；瑞典在20世紀(jì)80年代早期發(fā)展的含有20Cr-15Ni-4.5Mo、Mn＞8％、0.45％N的鋼，該鋼的耐蝕性與Avesta 254 SMO鋼基本相同，但用于提高氮溶解度的高錳含量導(dǎo)致了精煉過程中的冶金困難，增加了金屬間相析出的風(fēng)險(xiǎn)；1988年奧托昆普（Outokumpu）生產(chǎn)出了1.4565；1989年韓國申請的SR50A專利，此類鋼具有優(yōu)異的耐蝕性和遠(yuǎn)高于常規(guī)奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度水平，它廣泛應(yīng)用于點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕環(huán)境，如海水、海水淡化、漂白工廠的氯和二氧化氯環(huán)境及煙氣脫硫中。與此同時(shí)，70年代為解決磷酸腐蝕問題Avesta生產(chǎn)出了Sanicro 28，并且在Sanicro 28的基礎(chǔ)上研制了SX。德國VDM在1995年研制出33號合金。另外，20世紀(jì)80年代Avesta還推出了超耐熱奧氏體不銹鋼253MA、353MA。

（3）20世紀(jì)90年代初期，基于熱力學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)庫的進(jìn)一步發(fā)展與完善，對鋼鐵冶金成分的設(shè)計(jì)提供更好的參考，通過熱力學(xué)計(jì)算發(fā)現(xiàn)當(dāng)錳的添加量處于較低水平時(shí)，進(jìn)一步提高合金中鉻和鉬元素的含量，可以使鋼中氮含量水平進(jìn)一步提高，因此研發(fā)出含7％Mo超級奧氏體不銹鋼，這是超級奧氏體不銹鋼的第三代，典型牌號是1992年Avesta生產(chǎn)的654Mo，較之6Mo鋼，鉻、鉬、氮都有較大幅度的提高，并加入適量的錳，鋼中的氮控制在0.5％，使其可以通過常規(guī)的AOD精煉手段和連鑄進(jìn)行生產(chǎn)，并不必?fù)?dān)心在隨后的設(shè)備制造中氮從鋼中逸出。654SMo是超級奧氏體不銹鋼發(fā)展史上一個(gè)里程碑，在鉻、鉬和氮的協(xié)同作用下使超級奧氏體不銹鋼在鹵化物環(huán)境中具有良好的耐腐蝕性能。其更高含量的氮，在提高鋼的耐蝕性、保證鋼的可鍛性和韌性的同時(shí)，并大幅提高鋼的強(qiáng)度。因此，654SMo廣泛應(yīng)用于海水脫鹽、紙漿漂白、煙氣脫硫等對材料耐腐蝕性要求非常苛刻的環(huán)境中，并逐步成為了鎳基合金和鈦合金的代用材料。1994年法國使用鎢取代部分鉬而研發(fā)的B66也屬此例。

  20世紀(jì)90年代日本冶金工業(yè)株式會社生產(chǎn)出NAS 254N。2000年美國特種金屬公司（SMC）在20世紀(jì)60年代生產(chǎn)的IN748基礎(chǔ)上降鉬、加氮而研發(fā)出Incoloy27-7Mo，它改善了普通含鉬不銹鋼的耐腐蝕性能和力學(xué)特性，此鋼優(yōu)異的綜合性能與高鎳耐蝕合金相比又有價(jià)格較低的優(yōu)勢，因而獲得了較廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，山特維克公司（Sandvik）還研發(fā)出 Sanicro 29、Sanicro 36,2005年德國VDM研制出31號合金，之后研制出合金31 Plus，日本冶金工業(yè)株式會社研發(fā)出NAS354N、NAS 155N，伯樂（Bohler）研制了 Antinit ASN 7W、Bohler A975、VEW 963，這些都是超級奧氏體不銹鋼。

  表2-1-4給出了超級奧氏體不銹鋼的牌號和化學(xué)成分。

  和普通18-8型奧氏體不銹鋼相比，超級奧氏體不銹鋼具有優(yōu)異的耐蝕性和較好的力學(xué)性能。和鐵鎳基、鎳基耐蝕合金相比，超級奧氏體不銹鋼在力學(xué)性能和耐蝕性能上相當(dāng)，同時(shí)因更少的鎳、鉬含量而具有較好的價(jià)格優(yōu)勢。超級奧氏體不銹鋼除了具有優(yōu)異的耐均勻腐蝕、耐局部腐蝕性能，其高鎳和高的鉻、鉬、氮含量相結(jié)合，使得合金還具有較好的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能，在許多情況下其效果還優(yōu)于雙相不銹鋼抗應(yīng)力腐蝕破裂的能力。因?yàn)楹Ｋ穆入x子含量非常高，易導(dǎo)致不銹鋼發(fā)生點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕破裂，但超級奧氏體不銹鋼的臨界點(diǎn)腐蝕溫度和臨界縫隙腐蝕溫度均非常高，在海水中耐局部腐蝕的能力非常強(qiáng)，因此正逐步成為鎳基合金的代用材料，廣泛地應(yīng)用于對耐腐蝕性要求苛刻的環(huán)境中，如海水脫鹽處理系統(tǒng)、富含氯離子和二氧化氯的紙漿漂白系統(tǒng)（如過濾清洗機(jī)及壓濾機(jī)）、磷肥工業(yè)中的氟硅酸反應(yīng)器、化肥工業(yè)中的氯酸鹽結(jié)晶器、制藥工業(yè)中的通風(fēng)系統(tǒng)、脫鹽設(shè)備、濕法冶金設(shè)備、廢物處理系統(tǒng)及板式熱交換器等。同時(shí)，這類材料還可廣泛應(yīng)用于石油化工、核電工業(yè)等極端苛刻的服役環(huán)境，如圖2-1-2所示。

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