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(xué)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(jù)不銹鋼材料的顯微組織特點(diǎn)，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(gè)類型。

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

繼承了普通鐵素體不銹鋼強(qiáng)度高、抗氧化性好、抗應(yīng)力腐蝕優(yōu)良等特點(diǎn)，同時(shí)改善了鐵素體不銹鋼的延性—脆性轉(zhuǎn)變、對晶間腐蝕較敏感和焊態(tài)的低韌性等局限性。采用精煉技術(shù)，降低C和N含量，添加穩(wěn)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(diǎn)蝕和縫隙腐蝕等應(yīng)用方面進(jìn)入了一個(gè)新的階段。

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

屬于可硬化的不銹鋼，具有高的硬度、強(qiáng)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(yīng)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(fā)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(yùn)設(shè)備、水力發(fā)電、化工及高溫紙漿生產(chǎn)設(shè)備上得到廣泛應(yīng)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(xiàn)。如新型醫(yī)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(nèi)長期使用，會逐漸被破壞而釋放出Ni離子。當(dāng)Ni離子在植入人體附近組織中富集時(shí)，可誘發(fā)毒性效應(yīng)，發(fā)生細(xì)胞破壞和發(fā)炎等不良反應(yīng)。中國科學(xué)院金屬研究所開發(fā)的Cr-Mn-N型醫(yī)用無Ni奧氏體不銹鋼，經(jīng)過生物相容性試驗(yàn)，性能優(yōu)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(huán)境和自身的健康越來越重視，這促進(jìn)了抗菌材料的研究與開發(fā)。1980年以來，以日本為代表的發(fā)達(dá)國家在家用電器、食品包裝、日用品、洗浴設(shè)備等方面開始研究應(yīng)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(nèi)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(yīng)用于高級廚房用具等系列產(chǎn)品以及其他要求高加工性和抗菌性等的產(chǎn)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(shí)，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(wěn)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(qiáng)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(shí)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(qiáng)無磁奧氏體不銹鋼，具有高溫強(qiáng)度，它將廣泛作為低溫超導(dǎo)材料、高耐蝕性和無磁性材料應(yīng)用。

目前國內(nèi)不銹鋼廠由于夾雜物導(dǎo)致的產(chǎn)品報(bào)廢率高達(dá)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(nèi)生夾雜物是在脫氧、合金化和鋼液結(jié)晶時(shí)產(chǎn)生的。成品的外來夾雜物是在鋼液的冶煉、澆鑄和運(yùn)輸中產(chǎn)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(diǎn)蝕性能（PI≥40）和較好的抗應(yīng)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(yōu)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(wěn)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(dāng)復(fù)雜，一般人們只能依靠傳統(tǒng)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(lǐng)域中，比如:

1.海洋：海域環(huán)境的海洋構(gòu)造物，海水淡化，海水養(yǎng)殖，海水熱交換等。

2.環(huán)保領(lǐng)域：火力發(fā)電的煙氣脫硫裝置，廢水處理等。

3.能源領(lǐng)域：原子能發(fā)電，煤炭的綜合利用，海潮發(fā)電等。

4.石油化工領(lǐng)域：煉油，化學(xué)化工設(shè)備等。

5.食品領(lǐng)域：制鹽，醬油釀造等。

在以上的眾多領(lǐng)域中，普通不銹鋼304是無法勝任的，在這些特殊的領(lǐng)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(jīng)濟(jì)的快速發(fā)達(dá)，隨著工業(yè)領(lǐng)域的層次的不斷提高，越來越多的項(xiàng)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(huán)境，材料會馬上發(fā)生腐蝕，或發(fā)生高溫氧化。所以在眾多的需要耐高溫，耐腐蝕的環(huán)境下，特種不銹鋼是最好的選擇。