奥氏体钢是正火后具有奥氏体组织的钢。钢中加入的合金元素(Ni、Mn、N、Cr等)能将使正火后的金属具有稳定的奥氏体组织。火电厂化水设备、蒸汽取样管常用的1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti等钢均属此类。这类钢有较好的抗氧化和耐酸性能,能长期在540~875℃下工作,但容易产生晶界腐蚀的脆性破坏。
奥氏体钢的特点:
奥氏体钢主要用于过热器、再热器。所有奥氏体钢可以看作是由18Cr8Ni(AISl302)基础上发展起来的,分为15%Cr、18%Cr、20%~25%Cr和高Cr高Ni类。15%Cr系列奥氏体钢尽管强度很高但抗腐蚀性能差应用较少。在普通蒸汽条件下使用的18%Cr钢有TP304H、TP321H、TP316H和TP347H,其中TP347H强度高,通过热处理使其晶粒细化到8级以上即得到TP347HFC细晶钢,提高了蠕变强度和抗蒸汽氧化能力,对于提高过热器管的稳定性起着重要的作用,在国外许多超超临界机组中得到了大量应用。
在TP304H基础上通过Cu、Ni、N合金化得到18Crl0NiNbTi(TempaloyA-1)和18CrgNiCuNbN(Super304H),强度得到了提高,经济性很好。20%~25%Cr钢和高Cr高Ni钢抗腐蚀和蒸汽氧化性能很好,但相对于强度来说价格过于昂贵,因而限制了其使用。新近开发的20%~25%Cr钢,包括25Cr20NiNbN(TP310NbN)、20Cr25NiMoNbTi(NF709)、22Crl5NiNbN(TempaloyA-3)和更高强度级别的22.5Crl8.5NiWCuNbN(SAVE25),通过奥氏体稳定元素N、Cu取代Ni,具有优异的高温强度和相对低廉的成本。
奥氏体钢和奥氏体不锈钢是最近几十年不断研究和开发的重要的一类钢。其中奥氏体不锈钢产量和用量约占不锈钢总产量及用量的70%,钢号也最多。奥氏体不锈钢是一种十分优良的材料,它有很好的抗腐蚀性和极佳的生物相容性,因而在化工、海洋工程、食品、生物医学、石油化工和其他行业中得到广泛的应用。但由于其硬度偏低(HV200~HV250)、耐磨性较差,使用受到限制。Adcock是第一个研究钢中加入氮的作用的学者。
在1926年,由于战争导致镍的短缺,激发人们研究用氮取代部分镍来稳定奥氏体。由于高技术的发展迫切需要相应的高性能材料。在奥氏体钢中加入氮,可以稳定奥氏体组织、提高强度,并且提高耐腐蚀性能,特别是耐局部腐蚀,如耐晶间腐蚀、点腐蚀和缝隙腐蚀等。所以奥氏体钢和奥氏体不锈钢的研究受到广泛的关注,并取得了一些成果。