超級(jí)不銹鋼主要是指超級(jí)鐵素體不銹鋼（高鉻量、高鉬量，且耐點(diǎn)蝕當(dāng)量值≥35），超級(jí)奧氏體不銹鋼（高鉻量、高鉬量、高氮量，且耐點(diǎn)蝕當(dāng)量值≥40）及超級(jí)雙相不銹鋼（耐點(diǎn)蝕當(dāng)量值≥40）。它們的耐腐蝕性能，特別是耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕等局部腐蝕性能遠(yuǎn)優(yōu)于原有不銹鋼，并填補(bǔ)了長(zhǎng)期以來(lái)不銹鋼（鐵基耐蝕合金）與高鎳（鐵鎳基和鎳基）耐蝕合金之間沒有高耐蝕性不銹鋼的空白。主要應(yīng)用于石油、化工、石化、機(jī)械、能源（燃煤、燃油電廠和核電以及陸地、海洋深井和超深井油氣田開發(fā)等）、工業(yè)以及環(huán)保（如煙氣脫硫）、海洋開發(fā)（海水淡化、海洋工程）等領(lǐng)域中，大型裝置和關(guān)鍵裝備、構(gòu)建、件等。
（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN和（00Cr21Ni25Mo6CuN）AL-6XN plus這兩個(gè)牌號(hào)均系美國(guó) Allegheny Ludlum Co.開發(fā)的超級(jí)奧氏體不銹鋼。00Cr21Ni25Mo6CuN(AL-6XN plus)系在00Cr20N24M6N(AL-6XN)基礎(chǔ)上控制鋼中的鉻、鎳、鉬、氮量處于6X-6XN的上限,使此合金的PRE值高達(dá)約50，且組織的熱穩(wěn)定性并不降低。 實(shí)際生產(chǎn)中若將AL-6XN中的鉻、鎳、鉬、氮控制在上限就是AL-6XN plus 的化學(xué)成分,因此,人們并不認(rèn)為 AL-6XN plus是一種新牌號(hào)。1979年起,AL-6XN鋼開始用于電廠管式海水冷凝器至今已長(zhǎng)達(dá)30多年,管材用量已在1000萬(wàn)米以上。
這兩種成分的超級(jí)奧氏體不銹鋼固溶態(tài)均具有單一的奧氏體,沒有金屬間相存在,但若大于等于540℃，則會(huì)有碳、氮化物和o相等金屬間相析出,對(duì)此,鉻、鉬量處于化學(xué)成分上限者會(huì)更為敏感。
中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)：00Cr20Ni24Mo6N 、美國(guó)UNS標(biāo)準(zhǔn)：N08637 、 美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)： AL-6XN 、歐盟EN標(biāo)準(zhǔn)： 1.4529
一、化學(xué)成分
| （00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼的化學(xué)成分 % | ||||||||||
| 牌號(hào) | 碳 | 硅 | 錳 | 鉻 | 鎳 | 鉬 | 銅 | 氮 | 硫 | 磷 |
| 00Cr20Ni24Mo6N AL-6XN (UNS N08367) | ≤0.03 | ≤0.10 | ≤2.0 | 20.0～22.0 | 23.5～25.5 | 6.0～7.0 | ≤0.75 | 0.18～0.25 | ≤0.03 | ≤0.04 |
二、力學(xué)性能
| （00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼的室溫力學(xué)性能 | |||
| σb/MPa | σ0.2/MPa | δ/% | 硬度（HRB） |
| ≥690 | ≥310 | ≥30 | ＜240 |
| （00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼薄帶（厚度=1.2mm）的室溫力學(xué)性能 | |||
| 冷軋變形 % | σb/MPa | σ0.2/MPa | δ/% |
| 固溶態(tài) | 772 | 379 | 45 |
| 5 | 876 | 634 | 30 |
| 10 | 910 | 710 | 24 |
| 15 | 965 | 786 | 19 |
| 20 | 1020 | 910 | 15 |
| 40 | 1220 | 1117 | 5 |
| 75 | 1365 | 1255 | 2 |
三、耐腐蝕性能
1. 全面腐蝕
下表列入了在一些酸介質(zhì)（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼的耐蝕性316L不銹鋼、317L不銹鋼、904L不銹鋼和著名的鎳基耐蝕合金 Hastelloy C-276 的對(duì)比結(jié)果。顯然（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼的耐蝕性不僅優(yōu)于這幾種不銹鋼，而且優(yōu)于或與C-276 哈氏合金相當(dāng)。
| （00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼的耐全面腐蝕性能 | |||||
| 試驗(yàn)溶液（沸騰） | 腐蝕速率 / mm·a-1 | ||||
| 316L | 317L | 904L | AL-6XN | C-276 | |
| 20%醋酸 | 0.03 | 0.01 | 0.02 | 0.063 | 0.01 |
| 45%甲酸 | 0.06 | 0.47 | 0.2 | 0.06 | 0.07 |
| 10%草酸 | 1.23 | 1.14 | 0.69 | 0.19 | 0.28 |
| 20%磷酸 | 0.02 | 0.02 | 0.01 | 0.006 | 0.009 |
| 10%亞硫酸鈉 | 1.82 | 1.42 | 0.23 | 0.19 | 0.45 |
| 5%氫氧化鈉 | 1.92 | 0.83 | 0.24 | 0.19 | 0.45 |
| 10%硫酸 | 16.15 | 7.58 | 2.53 | 1.83 | 0.35 |
在硫酸和氯化氫中（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼雖然優(yōu)于所試驗(yàn)的904L不銹鋼、654SMO不銹鋼，但在含氯離子濃度高的硫酸中，特別是在鹽酸中使用范圍依然很窄，僅優(yōu)于904L不銹鋼，但低于另一種7%Mo型超級(jí)奧氏體不銹鋼 654SMO。在氯化氫中，（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼的耐蝕性仍低于 654SMO不銹鋼，但優(yōu)于所試驗(yàn)的2507超級(jí)雙相不銹鋼在內(nèi)的其他不銹鋼牌號(hào)。
2. 點(diǎn)蝕
（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼的耐點(diǎn)蝕性（按點(diǎn)蝕電位和臨界點(diǎn)蝕溫度來(lái)評(píng)價(jià)）并與其他不銹鋼和625合金（ Inconel 625 ）及 G3合金 （ Hastelloy G3 ）進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)在所試驗(yàn)條件下，（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼的耐點(diǎn)蝕性優(yōu)于316L不銹鋼、317L不銹鋼、904L不銹鋼，但與G3合金相近，而低于625合金。在6%FeCl3溶液中，焊前和焊后（TIG 焊未填絲）（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼和其他不銹鋼的耐點(diǎn)蝕性（臨界點(diǎn)蝕溫度）優(yōu)于焊接的影響，AL 6XN不銹鋼的焊后耐點(diǎn)蝕性下降，但與鉬量較低的牌號(hào)（316L不銹鋼、317L不銹鋼和904L不銹鋼）相比較，高鉬量并含氮的 AL 6XN不銹鋼 還是最好的。
3. 縫隙腐蝕
通過對(duì)（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼的韌性曲線相對(duì)比，可以看出：AL-6XN 不銹鋼耐蝕性（耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕）的降低系在此鋼的韌性下降之前出現(xiàn)，特別是在較低溫度下更為明顯；AL 6XN不銹鋼在約700℃耐蝕性顯著下降，當(dāng)溫度≥ 927℃后，此種趨勢(shì)則受到了抑制。
| （00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN 在 6%三氯化鐵溶液中的臨界縫隙腐蝕溫度 單位：℃ | |||||||||
| （00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN | 試驗(yàn)用材料牌號(hào) | ||||||||
| 316L 不銹鋼 | 825 合金 | 317L 不銹鋼 | 904L 不銹鋼 | 2205 雙相鋼 | E-B 26-1 | G 合金 | 625 合金 | C-276 合金 | |
| 43 | -3 | -3 | 2 | 15 | 20 | 21 | 30 | 38 | 55 |
在6% FeCl3 溶液中，（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼的臨界縫隙腐蝕溫度并與其他不銹鋼和耐蝕合金對(duì)比的結(jié)果后，發(fā)現(xiàn) AL-6XN不銹鋼的臨界縫隙溫度高達(dá)43℃，僅低于鎳基耐蝕合金 C-276（00Cr16Ni60Mo16W4）。此結(jié)果說(shuō)明，在試驗(yàn)條件下 AL-6XN不銹鋼具有良好的耐縫隙腐蝕性能。
| 在臨界縫隙腐蝕溶液中（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN等產(chǎn)生縫隙腐蝕的起始條件 | |||||
| 材料牌號(hào) | UNS 編號(hào) | pH值 | 氯化物濃度 | ||
| 濃度/mol·L-1 | ppm | 與海水相比 | |||
| 430 | S43000 | 2.9 | 1.0 | 35000 | 1.84 |
| 304 | S30400 | 2.1 | 2.5 | 88750 | 4.68 |
| 316 | S31600 | 1.7 | 4.0 | 142000 | 7.48 |
| 904L | N08904 | 1.3 | 4.0 | 142000 | 7.48 |
| AL 6XN | N08867 | ＜1.0 | 6.0 | 213000 | 11.22 |
| 625合金 | N06625 | 0.0 | 6.0 | 213000 | 11.22 |
在臨界縫隙腐蝕溶液中進(jìn)行了（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼和 625合金產(chǎn)生縫隙腐蝕的條件，試驗(yàn)結(jié)果表明 AL-6XN不銹鋼與鎳基耐蝕合金產(chǎn)生縫隙腐蝕的條件相當(dāng)，即具有相近耐縫隙腐蝕性能。
4. 晶間腐蝕
由于（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼中一般僅含約0.02%碳，因此，很少有鉻碳化物析出，但是，當(dāng)熱加工、熱處理和焊接工藝不當(dāng)，仍會(huì)有因金屬相和Cr2N等沿晶界沉淀而產(chǎn)生晶間腐蝕的危險(xiǎn)。
下表系采用不不同的晶間腐蝕試驗(yàn)方法所得出的鋼的晶間腐蝕數(shù)據(jù)，可以看出，超低碳奧氏體不銹鋼和超級(jí)奧氏體不銹鋼之間除 ASTM A262 F 法外，腐蝕速率相差并不顯著，但鎳基耐蝕合金 C-276（00Cr16Ni60Mo16W4）的腐蝕速率卻很高。
四、加工性能
（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼冷、熱加工性良好，能采用常用的冷、熱加工和成型工藝，但由于此鋼強(qiáng)度較普通奧氏體不銹鋼要高，因而變形，特別是冷變形需要更大的外力。AL-6XN不銹鋼管的彎曲半徑可稍微低于1.5×鋼管直徑，AL-6XN不銹鋼冷彎后最后進(jìn)行1120℃～1180℃固溶并結(jié)合快冷的處理。AL-6XN不銹鋼與管板連接可采用滾脹工藝。
五、焊接性能
（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼焊接性能良好，可采用奧氏體不銹鋼通用的工藝方法進(jìn)行焊接。優(yōu)于AL-6XN不銹鋼多作熱交換器用管，對(duì)于管與管板的焊接建議采用自動(dòng)焊或手工焊。當(dāng)管板材料選用316L不銹鋼或高合金不銹鋼時(shí)，一般不需要填絲。由于管板散熱快，AL-6XN不銹鋼的焊縫及熱影響區(qū)不會(huì)由于有害金屬間相等的析出而產(chǎn)生力學(xué)性能和耐蝕性的明顯下降。
六、熱處理工藝
根據(jù)對(duì)（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN不銹鋼成分上限、下限試驗(yàn)，在1065℃短時(shí)加熱，便可使焊22%鉻、7%鉬的L-6XN不銹鋼中的σ相溶于基體中。AL-6XN不銹鋼的固溶處理溫度以1065℃～1105℃為宜。
七、材料應(yīng)用
由于（00Cr20Ni24Mo6N）AL-6XN超級(jí)奧氏體不銹鋼在氯化物（列入含氯離子水和海水）溶液中具有良好的耐點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕性能，因自20世紀(jì)70年代就大量用于海水冷凝器中的薄壁管，且使用情況良好，同時(shí)也可用于造紙和熱電廠FGD以及海上采油平臺(tái)耐氯化物局部腐蝕的重要設(shè)備、管線。
AL-6XN 不銹鋼在化工、石油工業(yè)中可用于耐腐蝕的工作溫度≤425℃的壓力容器設(shè)備。AL-6XN 不銹鋼已經(jīng)在國(guó)內(nèi)開始獲得應(yīng)用。
