超级铁素体S44660 冷轧工艺开发

刘治宏

（山西太钢不锈钢股份有限公司冷轧厂，山西 太原 030002）

超级铁素体不锈钢发展于20 世纪70 年代中期，w（Cr）超过25%，w（Mo）为1%～4%，部分钢种含少量镍，耐点蚀指数（PRE）不小于35，耐蚀性能远优于常规铁素体不锈钢，相当于超级奥氏体或镍基合金。超级铁素体因其良好的耐点蚀、耐缝隙腐蚀性能以及良好的耐应力腐蚀破裂性能，已成功应用于采用各种水，包括海水作为冷却介质的各种换热设备，使用性能可与钛媲美。

2000 年以后欧美、日本等发达国家新建电站基本上不再使用价格昂贵的高性能奥氏体不锈钢，而使用成本更低的超级铁素体不锈钢。该材料已成为滨海电站冷凝器材料的发展趋势。但是，我国滨海电站冷凝器仍在大量使用价格昂贵的钛管或铜管。从市场需求上看，我国在建滨海电站和核电站以及旧机组改造所需的冷凝管材料超过1 000 t/年。该类不锈钢生产难度极大，目前只有极少数企业能够批量生产，比如美国阿里根尼和普利茅斯、日本住友金属和JFE 公司。经过近几年的大力发展，我国400 系不锈钢的工艺技术取得了巨大进步、品种规格日益丰富，超级铁素体不锈钢产品及其制造工艺也开始试制及开发。

1 超级铁素体S44660 冷轧工艺研究

1.1 轧制工艺

超级铁素体不锈钢S44660 铬、钼含量的高，强度高，轧制负荷大。在初道次轧制时材料温度还低，脆性大，容易在轧制过程中发生脆断。S44660 的这种特性，使得其轧制时不能与普通铁素体不锈钢一样，轧制时变形量逐次减小。而需要在初道次轧制时需要适当减小变形量，减小轧制压力同时使材料在轧制过程中因变形而温度升高，因此，超级铁素体不锈钢轧制过程中变形量分布呈由小到大再减小的过程。

1.2 热处理工艺研究

超级铁素体不锈钢S44660 脆性转变温度（TDBT）高，在合理的控制C、N 含量后，TDBT可以达到-20 ℃左右，在北方冬季生产时仍然存在风险，主要表面在厚规格材料在弯曲时特别容易脆断。为了扩大超级铁素体不锈钢的使用范围，以及增强使用安全感，热处理时要进行快速冷却，因此空冷、雾冷已不能满足要求，加热、保温结束后，需要进行水冷。

不同退火温度下处置S44660，进行水冷处理，然后进行显微组织观察，结果见图1。

图1 不同退火温度对S44660 显微组织

从图1 的晶粒恢复情况可知，当退火温度为600～800 ℃时，热轧板仍保持热加工被拉长的晶粒组织；当退火温度为900 ℃时，已开始再结晶，但仍保留部分热加工组织结构；当退火温度为1 000 ℃时，热带组织基本为均匀等轴晶粒，已基本完成了再结晶；当退火温度为1 050 ℃时晶粒稍许粗化且均匀；当退火温度为1 100 ℃以上时，晶粒明显粗化。上述结果表明，退火温度在1 000～1 100 ℃时是适宜的。

连续退火工艺处理的TTS446 温度为1100℃，快速冷却。表1 是超级铁素体S44660 经过以上轧制及热处理后的的力学性能情况。

表1 S44660 与力学性能

2 实施效果

2.1 耐点蚀性能

TTS446 冷板制成焊管后，采用ASTM G48-C 方法（6%FeCl3+1%HCl），在65 ℃下进行72 h 实验，计算腐蚀率并观察表面腐蚀情况，实验结果见图2。

图2 TTS446 不锈钢和TA2 钛管点蚀形貌及腐蚀率

通过显微镜观察，TTS446 不锈钢管和钛管内外表面均没有明显的腐蚀坑，且腐蚀率相近。这表明，TTS446 材料与TA2 钛材具有同样优异的耐蚀能力。

在不同温度下测量TTS446 不锈钢和TA2 钛材在3.5%NaCl 溶液中的阳极极化曲线，并得到两种材料的点蚀电位。

表2 结果表明，在3.5%NaCl 溶液中两种材料都有较高的点蚀电位，相应材料的室温下点蚀电位均比60 ℃温度下要正，说明温度是影响两种材料耐点蚀性的重要因素；室温下TTS446 不锈钢的点蚀电位与TA2 钛材相差不大，表明室温下两种材料在3.5%NaCl 溶液中耐点蚀性基本相当。

表2 两种材料的点蚀电位值（标准电极电位）mV

2.2 耐缝隙腐蚀性能

取TTS446 冷板试样，采用ASTM G48-D 方法，分别在35.0 ℃、37.5 ℃、40.0 ℃和42.5 ℃小进行缝隙腐蚀试验，然后观察试样的形貌并测量最大腐蚀深度，试验结果见图3。

图3 试样腐蚀形貌及最大腐蚀深度

试验结果表明，在腐蚀介质为6%FeCl3+1%HCl条件下，TTS446 超纯铁素体不锈钢的临界缝隙腐蚀温度大于35 ℃，可以满足流动海水介质的要求。

2.3 晶间腐蚀性能

通过降低C、N 含量、条件Nb、Ti 稳定化元素以及合适的热处理工艺，大大降低了TTS446 材料的晶间腐蚀敏感性。TTS446 冷板和焊接态都具有优异的耐晶间腐蚀性能。

3 结论

本文是超级铁素体不锈钢S44660 在辊森吉米尔轧机和AP 线的工艺开发。主要针对w（Cr）=28%、w（Mo）=4%影响，具有脆性转变温度（TDBT）高、耐蚀性好、强度高、轧制负荷大的特点，开发相应的生产工艺，生产出满足应用的产品，并测试了材料的腐蚀性能以及力学性能。