什么是超級不銹鋼,鎳基合金?都用在什么地方？

什么是超級不銹鋼,鎳基合金?都用在什么地方？

超級不銹鋼、鎳基合金是一種特種的不銹鋼，首先在化學成分上與普通不銹鋼不同，是指含高鎳，高鉻，高鉬的一種高合金不銹鋼。

根據不銹鋼材料的顯微組織特點，超級不銹鋼分為超級鐵素體不銹鋼、超級奧氏體不銹鋼、超級馬氏體不銹鋼和超級雙相不銹鋼等幾個類型。

在普通奧氏體不銹鋼的基礎上，通過提高合金的純度，提高有益元素的數量，降低C含量，防止析出Cr23C6造成晶間腐蝕，獲得良好的力學性能、工藝性能和耐局部腐蝕性能，并替代了Ti穩定化不銹鋼。

繼承了普通鐵素體不銹鋼強度高、抗氧化性好、抗應力腐蝕優良等特點，同時改善了鐵素體不銹鋼的延性—脆性轉變、對晶間腐蝕較敏感和焊態的低韌性等局限性。采用精煉技術，降低C和N含量，添加穩定化和焊縫金屬韌化元素，可獲得高Cr、Mo且超低C、N的超級鐵素體不銹鋼，使鐵素體不銹鋼在耐腐蝕、耐氯化物的點蝕和縫隙腐蝕等應用方面進入了一個新的階段。

該類鋼是20世紀80年代后期發展起來的，牌號主要有SAF2507、UR52N、Zeron100等，其特點是含C量低，含有高Mo和高N，鋼中鐵素體相含量占40%～45%，具有優良的耐腐蝕性能。

屬于可硬化的不銹鋼，具有高的硬度、強度和耐磨性能，但韌性和焊接性較差。普通馬氏體不銹鋼缺乏足夠的延展性，在變形過程中對應力十分敏感，冷加工成形比較困難。通過降低含碳量，增加鎳含量，可獲得超級馬氏體不銹鋼。近年來，各國在開發低碳、低氮超級馬氏體鋼方面投入很大，研究出一批不同用途的超級馬氏體鋼。超級馬氏體鋼已在石油和天然氣開采、儲運設備、水力發電、化工及高溫紙漿生產設備上得到廣泛應用。

隨市場需求的變化，各種具有特殊用途和特殊功能的不銹鋼不斷出現。如新型醫用無Ni奧氏體不銹鋼材料主要為Cr-Ni奧氏體不銹鋼，具有很好的生物相容性，含有13%～15%的Ni。Ni是一種致敏因子，且對生物體有致畸、致癌等危害。含Ni植入不銹鋼在體內長期使用，會逐漸被破壞而釋放出Ni離子。當Ni離子在植入人體附近組織中富集時，可誘發毒性效應，發生細胞破壞和發炎等不良反應。中國科學院金屬研究所開發的Cr-Mn-N型醫用無Ni奧氏體不銹鋼，經過生物相容性試驗，性能優于目前臨床使用的Cr-Ni奧氏體不銹鋼。再如抗菌不銹鋼，隨著人們生活水平的提高，人們對所處的環境和自身的健康越來越重視，這促進了抗菌材料的研究與開發。1980年以來，以日本為代表的發達國家在家用電器、食品包裝、日用品、洗浴設備等方面開始研究應用抗菌材料。日新制鋼株式會社和川崎鋼鐵公司分別研究出了含Cu和含Ag抗菌不銹鋼，含Cu抗菌不銹鋼是在不銹鋼中加入0.5%～1.0%的Cu，并采取特殊熱處理，使不銹鋼自表面到內部均勻彌散ε-Cu析出物，起到抗菌作用。這種含Cu抗菌不銹鋼適合應用于高級廚房用具等系列產品以及其他要求高加工性和抗菌性等的產品。加Ag抗菌不銹鋼對大腸桿菌和黃色葡萄球菌等均具有很高的抗菌效果，特別是在加工研磨或者表面受磨損時，這種材料能始終保持良好的抗菌效果。

N作為合金元素加入不銹鋼中，可提高奧氏體穩定性，平衡雙相鋼中相的比例，在不影響鋼的塑性和韌性的情況下提高鋼的強度和耐蝕性，并可部分代替不銹鋼中的Ni。在雙相鋼中，N延緩金屬間化合物彌散析出；在馬氏體鋼中，N與其他元素形成氮化物分布于晶界上，可以提高硬化能力，防止高溫回火時奧氏體、鐵素體晶粒的長大。近年來研制的高N含量的奧氏體不銹鋼，即高強無磁奧氏體不銹鋼，具有高溫強度，它將廣泛作為低溫超導材料、高耐蝕性和無磁性材料應用。

目前國內不銹鋼廠由于夾雜物導致的產品報廢率高達20%以上。因而，不銹鋼冶煉過程中以夾雜物控制為中心的高潔凈化越來越引起人們的重視。在不銹鋼冶煉過程中，內生夾雜物是在脫氧、合金化和鋼液結晶時產生的。成品的外來夾雜物是在鋼液的冶煉、澆鑄和運輸中產生的。為獲得高潔凈度的不銹鋼，要注意入爐原料、脫氧劑、脫氧制度、精煉和連鑄工藝制度等。

其中比較著名的是含6%Mo的鋼（254SMo），這類鋼具有非常好的耐局部腐蝕性能，在海水、充氣、存在縫隙、低速沖刷條件下，有良好的抗點蝕性能（PI≥40）和較好的抗應力腐蝕性能，是Ni基合金和鈦合金的代用材料。

其次在耐高溫或者耐腐蝕的性能上，具有更加優秀的高溫或者耐腐蝕性能，是304不銹鋼不可取代的。另外，從不銹鋼的分類上，特殊不銹鋼的金相組織是一種穩定的奧氏體金相組織。 

由于這種特種不銹鋼是一種高合金的材料，所以在制造工藝上相當復雜，一般人們只能依靠傳統工藝來制造這種特種不銹鋼，如灌注，鍛造，壓延等等。

在許多的領域中，比如:

1.海洋：海域環境的海洋構造物，海水淡化，海水養殖，海水熱交換等。

2.環保領域：火力發電的煙氣脫硫裝置，廢水處理等。

3.能源領域：原子能發電，煤炭的綜合利用，海潮發電等。

4.石油化工領域：煉油，化學化工設備等。

5.食品領域：制鹽，醬油釀造等。

在以上的眾多領域中，普通不銹鋼304是無法勝任的，在這些特殊的領域中，特種不銹鋼是不可缺少的，也是不可被替代的。近幾年來，隨著經濟的快速發達，隨著工業領域的層次的不斷提高，越來越多的項目需要檔次更高的不銹鋼——特種不銹鋼（超級不銹鋼、鎳基合金）。

一些代表性的特種不銹鋼有：

1.超級不銹鋼，也就是說是一種含有約6%鉬的特種不銹鋼，世界上有十來種鋼種。大家也叫6鉬不銹鋼。比如主要成分為；25Ni-23Cr-5.5Mo-0.2N

2.Incoloy系列合金，比如說Incoloy800，主要成分為：32Ni-21Cr-Ti,Al

3.Inconel系列合金，比如說Inconel600，主要成分為:73Ni-15Cr-Ti,Al

4.哈氏合金，比如說C-276，主要成分為：59Ni-15Cr-16Mo-4W

5.蒙乃爾合金，比如說蒙乃爾400，主要成分為：65Ni-32Cu

綜合以上事例中，如果是選用普通不銹鋼（如304），而不是選用特種不銹鋼的情況下，普通不銹鋼（304）并不適合這樣的高溫或者高腐蝕的環境，材料會馬上發生腐蝕，或發生高溫氧化。所以在眾多的需要耐高溫，耐腐蝕的環境下，特種不銹鋼是最好的選擇。