1.1化學成分與金相組織

　　超級奧氏體不銹鋼的基本金相組織為典型的，百分之百的奧氏體。但由于鉻和鉬的含量均較高，很有可能會出現些金屬中間相，如chi和σ相。這些金屬中間相常常會出現在板材的中心部位。但是如果熱處理正確，就會避免這些金屬中間相的生成，從而得到近百分之百的奧氏體。254SMO的金相組織沒有任何其它金屬中間相。該組織是經在1150～12000C溫度下熱處理之后得到的。

　　1.2機械性能

　　表2＋20℃溫度下高合金奧氏體不銹鋼的機械性能

　　RmMPa

　　1.4404

　　1.4539

　　00Cr20Ni25Mo4.5Cu

　　1.4439

　　00Cr20Ni18Mo6CuN

　　如表2和表3所示，在所有溫度下機械強度均隨氮含量的增加而提高。盡管強度增加了許多，但超級奧氏體不銹鋼的延伸率仍然很高。甚至高于許多低合金鋼的延伸率。這主要是由于其較高的含氮量和與之相關的另一個特點高加工硬化率，見圖2和圖3。因此經冷加工成型的部件就可獲得很高的強度?？衫眠@一特性的用途包括較深井中的管道及螺栓等。和普通奧氏體不銹鋼一樣，超級奧氏體不銹鋼的低溫性能也是很好的。超級奧氏體不銹鋼的抗撞擊及抗斷裂能力是很高的，并且只有在低達－196℃時才會略有下降。

　　物理性能主要取決于奧氏體結構，同時也部分地取決于材料的化學成分。就是說超級奧氏體不銹鋼較普通奧氏體不銹鋼，如304或316型，在物理性能方面是沒有很大區別的。表4列出不同合金的一些典型物理性能值。

　　KN/mm2

　　導熱系數W/m℃

　　S31803

　　1.4301

　　S31254

　　00Cr20Ni18Mo6CuN

　　N10276

　　含6鉬超級奧氏體不銹鋼的熱膨脹度比雙相不銹鋼2205要大，因此焊接時在結合部位上可能會出現一些變形。雖然鎳基合金的熱膨脹度一般較低，但其較差的導熱性正好將其這一優點抵消。這些物理性能在設計用不銹鋼制作部件或不銹鋼與其它合金連接時，具有很重要的意義。

　　在很大程度上，奧氏體不銹鋼的發展是為了滿足各種環境中對防腐性能的要求。許多合金曾是被設計用于一種特定環境的，隨后其應用范圍發展得越來越廣泛。因此，對超級奧氏體不銹鋼的選用，其耐腐蝕性能是一個很重要的依據。這里主要介紹均勻腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕和應力腐蝕破裂。

　　提高不銹鋼穩定性的最重要合金元素為鉻和鉬。超級奧氏體不銹鋼中這些成分的含量均較高，因此在各種溶液中都顯出很好的耐腐蝕性。在有些環境中，硅、銅和鎢等元素的添加可進一步提高材料的耐腐蝕性。

　　圖1一些奧氏體不銹鋼在純硫酸中的等腐蝕速度曲線圖，腐蝕速度為0.1毫米/年

　　表5在不同化學制品中導致0.1毫米/年的腐蝕速度的臨界溫度℃

　　654SMO

　　254SMO

　　317LMN

　　1%HCi

　　>126

　　表6WPA1和WPA2的主要化學成分，重量百分比

　　H3PO4

　　Fe2O3

　　不同合金之間的排序隨工況情況的不同而變化。2205型雙相不銹鋼就是一個很好的例子。這種鋼在有些環境中的性能甚至比一些高合金奧氏體不銹鋼還要好。但在有些環境中其表現就不太好。另一個例子是904L型不銹鋼。在純磷酸中，這種不銹鋼是所有鋼中表現最好，但在濕法工業磷酸中，它則比不上其它兩種超級奧氏體不銹鋼。在一種混合液WPA2中，其耐腐蝕性能則是最差的,見表5。

　　2.2點腐蝕和縫隙腐蝕

　　式中的WS值一般被稱之為“耐點腐蝕能力指數(PRE)”。所以也常常用PRE來表示。公式所給出的氮的系數16是最經常使用的。但據文獻報道也有采用其它系數的，比如Mannesmann研究院的Herbsleb博士就建議使用30。諸如鎢等其它成分對防腐性能也有積極影響。按重量百分比的算法計算，其效果約為鉬的一半。為了進行比較，同時用16和30作為PRE公式中氮的系數為表1中的一些鋼種計算PRE值。結果在表7中給出。

　　PRE(16)

　　CPT℃

　　S31803

　　317LMN

　　317LMN

　　1.4439

　　NO8904

　　1.4539

　　1.4563

　　254SMO

　　S31254

　　1.4547

　　S32654

　　1.4652

　　歐洲統一標準，在1摩爾的NaCl溶液中，在3.5％的NaCl溶液中，腐蝕電位為700mVSCE

　　表7同時也給出了一些不銹鋼的臨界點蝕溫度(CPT)和臨界縫隙腐蝕溫度(CCT)。這兩個臨界溫度常常被用來衡量不銹鋼耐局部腐蝕的能力。大量的研究工作和實用經驗表明，PRE值與不銹鋼耐局部腐蝕的能力，如CPT和CCT值，是成比例關系的。317LMN，904L兩種奧氏體不銹鋼和2205型雙相不銹鋼的PRE值大致相同，其抗點蝕和縫隙腐蝕的能力也應該是相同的。所記錄的使用數據顯示，904L不銹鋼的抗點蝕能力略優于其它鋼種，而2205的抗縫隙腐蝕能力則較強，這種現象與實際使用情況相符。

　　表8在溫度為80℃的模擬脫硫塔環境中可導致縫隙腐蝕的臨界氯含量

　　1.4404

　　1.4539

　　254SMO

　　S31254

　　1.4547

　　654SMO

　　S32654

　　1.4652

　　合金625

　　2.4856

　　歐洲統一標準，對于金相組織較差的試樣，氯離子濃度低達4000ppm時也曾出現過問題。

　　2.3應力腐蝕破裂

　　可以清楚地看出，與普通不銹鋼相比，超級奧氏體不銹鋼有著非常優異的抗應力腐蝕破裂的能力。

　　200℃時的臨界屈服強度

　　歐洲統一標準

　　導致不銹鋼發生點蝕、縫隙腐蝕和應力腐蝕破裂最常見的環境是在水中，尤其是在海水中。因為海水的氯離子含量是非常高的。由于超級奧氏體不銹鋼的臨界點腐蝕溫度和臨界縫隙腐蝕溫度均非常高，見表7，說明其在海水中耐局部腐蝕的能力也是非常的強。所以含6％鉬和7％鉬超級奧氏體不銹鋼同鎳基合金一樣曾廣泛地被應用于海水中。由于實際情況有很大的不同，所報道的使用結果也大不相同。有的使用了幾年仍狀況良好，有的僅在一年之內就出現了嚴重的腐蝕問題。如同所有與含氯化物的水接觸的不銹鋼一樣，決定性的因素仍是因焊接而產生的氧化物和微小的縫隙，同時殘余氯含量也是一個非常重要的因素。

　　在低于50℃的情況下，在干凈的6鉬超級奧氏體不銹鋼表面不應出現任何點蝕問題。但在一些實際應用中，也有6鉬超級奧氏體不銹鋼在較高工作溫度下具有較好使用性能的實例。最具限制性的因素是縫隙腐蝕。如果縫隙情況嚴重的話，即使在20～30℃)的溫度下也會發生腐蝕。然而，至少在溫度高達30℃及殘余氯含量約為百萬分之0.5的情況下，這種類型的不銹鋼一般都是合格的。在縫隙情況很嚴重時(比如在某些類型的板式換熱器上會發現這種情況），即使將溫度一直保持在25℃以下，一般也不將6鉬超級奧氏體不銹鋼用于此類用途。在縫隙很嚴重但未添加氯的用途中，至少在35℃的溫度下，6鉬超級奧氏體不銹鋼的使用則一直是很成功的。

　　下一篇：鋼的熱處理方式