熔炼纯铁(不锈钢家族的超纯明星--超级铁素体不锈钢)

Posted 2023-06-02

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随着现代经济的高速发展，不锈钢需求大大增加，而不锈钢尤其是超奥氏体级中需要大量的镍元素，由于镍资源严重匮乏，促使不锈钢价格大幅上涨。

普通铁素体不锈钢具有良好的耐蚀性能和抗氧化性能，其抗应力腐蚀性能优于奥氏体不锈钢，价格比奥氏体不锈钢便宜，但存在可焊性差、脆性倾向比较大的缺点，生产和使用受到限制。因此，开发出具有良好可焊性和韧性的高级不锈钢钢种就势在必行了。

一牌号及成分

相关研究已经证明，铁素体钢的高温脆性、冲击韧性、可焊性都与钢中的间隙元素含量有关。通过降低钢中的碳和氮的含量，添加钛、铌、锆、钽等稳定化元素，添加铜、铝、钒等焊缝金属韧化元素3种途径，可以改善铁素体钢的可焊性和脆性。铁素体按C+N含量可以分为不同级别：

C+N＞0.03% 为常规铁素体不锈钢，表示为0Cr；

C+N≤0.03% 为超低碳铁素体不锈钢，表示为00Cr；

C+N≤0.02% 为高纯铁素体不锈钢，表示为000Cr；

C+N≤0.01% 为超纯铁素体不锈钢，表示为0000Cr

一般来讲，C+N≤0.03%即可称为超级铁素体不锈钢。

一些企业已经用AOD熔炼或真空熔炼加电子束精炼的方法生产出含氮低于90ppm，碳和氮总量在110～120ppm范围内的高纯铁素体钢。我国已研制出000Cr18Mo2Ti和000Cr30Mo2高纯铁素体钢。研制成功的超级铁素体钢化学成分如表1所示。

表1 超级铁素体钢的化学成分（wt%）

美国标准ASTMA493-88已经纳入XM-27（000Cr26Mo）、S44700（000Cr29Mo3）和S44800（000Cr29Ni2Mo3）3个超纯铁素体牌号，其化学成分如表2。

表2 ASTMA493中超纯铁素体钢化学成分wt%

二发展历史

超级铁素体不锈钢产生于上世纪70-80年代，当时工业发展急需适应各种水质条件的换热器材料，尤其是以海水为冷却介质的电厂表面冷凝器，大量实践已经证明铜材已经不能满足这种需求。钛材虽然能够满足要求，但是价格昂贵。因此，美国、德国、日本等国际相继开发了高铬、钼超级铁素体不锈钢。其发展历程如下图所示。

三应用领域

超级铁素体不锈钢主要用于能源工业冷凝器与给排水加热器，也用于化工与石化行业换热器与炼油设备和海水淡化换热器等，尤其是用于滨海电厂的冷凝器，用以替代工业纯钛。