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超级马氏体不锈钢

显组织

超级马氏体不锈钢典型的基体金属显组织为回火马氏体。这种低碳回火马氏体组织具有很高的强度和韧性。根据含镍量的不同、热处理条件的差异，一些牌号的超级马氏体不锈钢基体显组织中可能会出现10％～40％的细小弥散状残留奥氏体。对于含铬16％等级的超级马氏体不锈钢，显组织中可能出现少量的δ铁素体。为了获得理想的细晶粒回火马氏体，在钢板交货之前一般都经过淬火加回火处理。

机械性能

超级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。典型的机械性如下：

延伸率大于12％

焊接性能

马氏体不锈钢含铬13％，由于铁素体晶粒在焊接过程中粗化和硬化，而使其可焊性很差。以往，这类不锈钢的用途严格限制于非焊接零件的安装。经过冶炼工艺的不断改进，降低了马氏体不锈钢中的碳、氮、硫含量，又增加了一定量的镍（ 含量达6.5％）和钼（ 含量2.5％），从而开发出了超级马氏体不锈钢。这种材料在加工制造过程中又采取了特殊的工艺措施，使得新的超级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。

超级马氏体不锈钢的焊接可以采用人们熟悉的焊接工艺，诸如气体保护金属极电弧焊（GMAW或SMAW），气体保护钨电弧焊（GTAW）。埋弧焊（SAW）和励磁线圈电弧焊（FAW）。对于环缝焊接可以使用GTSW、GMAW和SAW，直缝焊大多数使用SAW。但是，激光焊和电子束焊也非常有吸引力。激光焊对生产直缝焊管是一种经济的焊接方法。由于冷却速度快，在焊缝中可以获得全马氏体显组织，从而得到很好的韧性和满意的耐蚀性。

耐蚀性能

超级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。

对于弱酸性腐蚀环境，超马氏体不锈钢有取代其它耐蚀合金的趋势。但是，在高温和有二氧化碳存在的腐蚀条件下，会产生一般腐蚀和局部腐蚀，在二氧化碳和硫化氢同时存在的腐蚀条件下，必须考虑在室温下产生的应力腐蚀裂纹和在高温下产生的局部腐蚀和一般腐蚀。根据腐蚀条件的不同（如CO2或CO2＋H2S），开发了不同牌号的超马氏体不锈钢（含钼或不含钼）。这种超13Cr不锈钢已成功地应用于北海地区的Gullfaks油田和Asgard油田。

不锈钢牌号：321
不锈钢特性：在304钢的基础上，添加Ti以防止晶界腐蚀，适合于使用在430℃至900℃状态中。
不锈钢用途：航空器、排气管、锅炉汽包。
 不锈钢牌号：309S
不锈钢特性：具有良好耐高温氧化性能与高温持久性能，耐热温度可达900℃，在无负荷的条件下， 耐热温度可达1000℃。
不锈钢用途：热处理炉，加热炉，电站锅炉热交换器，排烟道等高温环境设备。
 不锈钢牌号：310S
不锈钢特性：具有良好耐高温氧化性能与高温持久性能，耐热温度可达1000℃，在无负荷的条件下， 耐热温度可达1100℃。
不锈钢用途：热处理炉，加热炉，电站锅炉热交换器，排烟道等高温环境设备。
 不锈钢牌号：410
不锈钢特性：马氏体系的代表钢种，虽具有高强度，但不适合于恶劣的腐蚀环境。加工性良好，经过热处理后发生硬化，有磁性。 
不锈钢用途：刀刃、机械部件、石油提炼设备、螺栓、螺母等。
 不锈钢牌号：416
不锈钢特性：410基础上增加S的含量以切削性能。可以通过热处理强化。416的强度和切削加工性比304和316好，摩擦系数小，但耐腐蚀能力不如304和316。
不锈钢用途：多用于数控自动车床使用，生产电磁阀、特电机和电气元件等。
 不锈钢牌号：420
不锈钢特性：410的高碳版本。淬火状态的硬度良好，具有耐腐蚀性，有磁性。
不锈钢用途：刀刃、管嘴、阀门、板尺、餐具（剪刀、刀）。
 不锈钢牌号：431
不锈钢特性：马氏体不锈钢中强度与韧性搭配较好的一种钢种。它对氧化性酸、大部分有机酸以及有机盐类的水溶液有良好的耐蚀性。
不锈钢用途：航空部品、螺栓、雨刮器臂、弹簧、轴承等。
 不锈钢牌号：440A、440B、440C
不锈钢特性：高铬，韧性大。可热处理至高硬度。
不锈钢用途：刀具、轴承等。
 不锈钢牌号：430
不锈钢特性：作为铁素体钢的代表钢种，热膨胀率抵，成形性及耐氧化性较好。
不锈钢用途：耐热器具、燃烧器、家电产品、餐具、厨房洗涤槽等。
 不锈钢牌号：430F
不锈钢特性：430基础上增加S的含量，改善切削性能。
不锈钢用途：耐热器具、燃烧器、家电产品、餐具、厨房洗涤槽等。
 不锈钢牌号：630(17-4PH）
不锈钢特性：431牌号的改良型。沉淀硬化型。可以通过热处理方便地调整硬度。冷加工硬化明显。
不锈钢用途：齿轮、轴、阀等。
 不锈钢牌号：631 (17-7PH）
不锈钢特性：301牌号的改良型。半奥氏体沉淀硬化型。常温的成型加工性良好。
不锈钢用途：飞机构造材料或精密机械的弹簧等。

不锈钢牌号：2205
不锈钢特性：双相不锈钢。兼具铁素体和奥氏体的优点。强度和韧性高。耐应力腐蚀和耐点蚀能力高于316L。
不锈钢用途：油气、石化、化肥、桥梁、建筑及化学品船等。

1、航空航天领域
我国发展自主航空航天产业研制先进发动机，将带来市场对高端和新型高温合金的需求增加。
航空发动机被称为“工业之花”，是航空工业中技术含量、难度的部件之一。作为飞机动力装置的航空发动机，特别重要的是金属结构材料要具备轻质、高强、高韧、耐高温、抗氧化、耐腐蚀等性能，这几乎是结构材料中的性能要求。
高温合金是能够在600℃以上及一定应力条件下长期工作的金属材料。高温合金是为了满足现代航空发动机对材料的苛刻要求而研制的，至今已成为航空发动机热端部件不可替代的一类关键材料。目前，在先进的航空发动机中，高温合金用量所占比例已高达50%以上。
在现代先进的航空发动机中，高温合金材料用量占发动机总量的40%~60%。在航空发动机上，高温合金主要用于燃烧室、导向叶片、涡轮叶片和涡 四大热段零部件；此外，还用于机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部件。
2、能源领域
高温合金在能源领域中有着广泛的应用。煤电用高参数超超临界发电锅炉中，过热器和再过热器必须使用抗蠕变性能良好，在蒸汽侧抗氧化性能和在烟气侧抗腐蚀性能优异的高温合金管材；在气电用燃气轮机中，涡轮叶片和导向叶片需要使用抗高温腐蚀性能优良和长期组织稳定的抗热腐蚀高温合金；在核电领域中，蒸汽发生器传热管必须选用抗溶液腐蚀性能良好的高温合金；在煤的气化和节能减排领域，广泛采用抗高温热腐蚀和抗高温磨蚀性能优异的高温合金；在石油和天然气开采，特别是深井开采中，钻具处于4-150 ℃的酸性环境中，加之CO2，H2S和泥沙等的存在，必须采用耐蚀耐磨高温合金 [5]  。
我国上海电气、东方电气、哈尔滨汽轮机厂等大型发电设备制造集团在生产规模和生产技术等方面近年来有了较大提高，拉动了对发电设备用的涡 的需求。正在进行国产化研制的新一代发电装备－大型地面燃机（也可作舰船动力）取得了显著进展，实现量产后将带动对高温合金的需求。同时，核电设备的国产化，也将拉动对国产高温合金的需求。

1、含铼单晶叶片的研究
在单晶的成分设计中，要兼顾合金性能和工艺性能，由于单晶中不存在晶界，并应用在较为苛刻的环境下，所以引入了某些具有特殊作用的合金元素。随着单晶合金的发展，合金的化学成分具有如下变化趋势：引入Re元素，引入Ru、Ir等铂族元素，增加难熔元素W、Mo、Re、Ta的含量；难熔元素的加入总量增加，C、B、Hf等元素从“完全去除”转为“限量使用”；降低Cr含量从而允许加入更多其他的合金化元素而保持组织稳定。
含铼单晶叶片大幅了其耐温能力及蠕变强度。以PW公司的PWA1484、RR的CMSX-4，GE公司的Rene′N5为代表的第二代单晶合金与代单晶合金相比，通过加入3%的铼元素、适当增大了钴和钼元素的含量，使其工作温度提高了30℃，持久强度与抗氧化腐蚀能力达到很好的平衡。
含铼单晶叶片是未来航空发动机涡轮叶片的趋势。单晶叶片由于其耐温能力、蠕变强度、热疲劳强度、抗氧化性能和抗腐蚀特性较定向凝固柱晶合金有了显著提高，从而很快得到了航空燃气涡轮发动机界的普遍认可，几乎所有先进航空发动机都采用了单晶合金用作涡轮叶片 [6]  。