奥氏体不锈钢和耐热钢及金相分析（一）

      奥氏体不锈钢是一类基体以面心立方晶体结构的奥氏体（γ相）为主，无磁性，主要通过冷加工使其强化（并可能导致一定磁性）的不锈钢。奥氏体不锈钢中由于含有较多扩大γ相区和稳定奥氏体的元素，在高温时为γ相，冷却时由于Ms点在室温以下，所以在常温下仍具有奥氏体组织。
      1、奥氏体不锈钢和耐热钢的牌号、成分及特点
      钢中含铬约18wt%、镍约8wt%~10wt%、碳约0.1wt%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体不锈钢包括典型的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cr、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高铬镍系列钢，以及以Mn代替部分Ni并加N的低镍不锈钢等。
      2、奥氏体不锈钢的演变体系
      奥氏体不锈钢的发展及演变主要有以下几个方面的发展路径：
      1）加Mo改善点蚀和缝隙腐蚀性能；
      2）降C或加Ti、Nb，减少晶间腐蚀倾向；
      3）加Ni和Cr改善高温抗氧化性和强度；
      4）加Ni改善抗应力腐蚀性能；
      5）加S、Se改善切削性提高构件表面精度。
      3、奥氏体不锈钢和耐热钢的牌号
      在GB/T 20878-2007《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》标准中，列出了66种奥氏体不锈钢牌号，其中24种同时为耐热钢或可作为耐热钢使用。
      4、奥氏体不锈钢的基本特性
      奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，但可以通过冷加工变形的方法，利用加工硬化作用提高它们的强度。若加入S、Ca、Se、Te等元素，则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有钼、铜等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。
这类钢的缺点是对晶间腐蚀及应力腐蚀比较敏感，需通过适当地添加合金元素及工艺措施来消除。此类钢中的碳含量若低于0.03wt%或含钛、镍，可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢在浓硝酸中具有良好的耐蚀性。
      5、高性能奥氏体不锈钢
      近年来，随着石油化工、电力工业的发展，对奥氏体不锈钢在耐腐蚀性能、高温抗氧化性能以及高温长期持久性能上有了更高的要求。以锅炉用管为例，我国GB 5310-2008《高压锅炉用无缝钢管》中列入的10Cr18Ni9NbCu3BN即ASME/ASTM SA213M(2008补遗)标准中的S30432，它是在18-8型不锈耐热钢基础上，通过加入Cu、Nb、N、B等元素，集固溶强化、沉淀强化与晶界强化的多重强化效果于一体，从而得到很高的许用应力。主要用于超（超）临界锅炉过热器你和再热器。该钢目前已作为我国锅炉用钢系列中一个重要钢种，在国内超超临界锅炉中得到广泛应用。
      S30432在固溶状态下的金相组织为奥氏体+均匀分布的析出相，见图1。析出相主要有MX相、M23C6相和大量的富铜相，见图2。S30432在高温工作状态下，MX相和大量的与基体共格析出的富铜相与位错产生交互作用，阻止微观变形，大大提高了钢的强度和高温持久性能。这类高性能奥氏体不锈钢的组织、性能是目前世界各国的研究热点。

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图1 S30432固溶状态下的金相组织

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图2 S30432中弥散分布的富铜相