奧氏體耐熱鋼具有良好的耐高溫、耐腐蝕、力學性能以及可加工性能，所以經(jīng)常在耐酸堿腐蝕、高溫或者低溫的石油化工、電力、海洋、能源等行業(yè)的零部件使用，然而厚壁方管服役的這些環(huán)境一般都處于硫化物、水蒸氣的氧化性氣氛中，縮短了零部件的壽命，所以進一步研發(fā)能克服耐高低溫、耐腐蝕、力學性能優(yōu)良的厚壁方管已經(jīng)成為一種趨勢[28]。近幾十年來，隨著國內(nèi)外的學者的不斷探索，發(fā)現(xiàn)在厚壁方管中加入鋁元素會在表面形成比傳統(tǒng)的奧氏體厚壁方管表面的Cr2O3保護膜性能更為優(yōu)良的Al2O3保護膜，這樣相對傳統(tǒng)的厚壁方管，在沒有增加成本的基礎上開發(fā)出了一種性能優(yōu)良的高鋁型奧氏體不繡鋼。

　　鋁在鋼中作用主要有兩個方面：一是用作煉鋼時的脫氧定氮劑，并且細化晶粒，阻礙低碳鋼的時效，提高鋼在低溫下的韌性。二是作為合金化元素加入鋼中，提高鋼的抗氧化性，改善鋼的電、磁性能，提高滲氮鋼的耐腐蝕和疲勞強度。鋁元素在現(xiàn)代的煉鋼和生產(chǎn)中通常是當做脫氧劑使用，部分的鋁與氧結(jié)合會形成三氧化二鋁或者鋁的氧化物類的雜質(zhì)，剩余的鋁會溶入固態(tài)鐵中，稱之為酸溶鋁，在隨后的冷卻過程中，由于加熱和冷卻的方式不同，有的在固態(tài)下會形成AlN的彌散物，能夠起到細化晶粒的作用，有的會繼續(xù)保留在固態(tài)鐵中，我國規(guī)定的酸溶鋁在鋼中的質(zhì)量分數(shù)不能超過0.07%。鋁在鋼中還有一個作用是鎮(zhèn)靜鋼液，防止鋼液凝固時產(chǎn)生大量的氣泡[30]。由于鋁元素是鐵素體形成元素，Ni元素在厚壁方管含量比較少的時候，隨著鋁元素含量的增多，鐵素體的含量增多，這樣會使奧氏體厚壁方管變成了鐵素體+奧氏體的雙相組織，大量存在的鐵素體會使材料的力學性能以及抗蠕變性能大幅度下降，所以高鋁厚壁方管在成分設計上顯得尤為重要。

　　舍夫勒組織圖是用來表述厚壁方管元素化學組成(不計算其中氮元素)與相組織的定量關系圖，可以根據(jù)元素的化學成分推算出相組織及其鐵素體的量，圖中縱坐標表示鎳當量(Nieq)，是反映厚壁方管組織奧氏體化程度的指標，其值是根據(jù)化學組成中包含的奧氏體化元素(如鎳，碳，錳等)的量，按其奧氏體化作用的強烈程度折算成相當于若干個鎳之總和;橫坐標表示鉻當量(Creq)來表示，鉻當量是反映組織中鐵素體化程度的指標，其量值是根據(jù)組織中的鐵素體化元素(如鉻，鋁，硅，妮等)的量，按其鐵素體化作用的強烈程度，折算成相當于若干個鉻之總和。所以我們可以把上述兩類元素在鋼中所占的比例計算出來，折算成鉻當量、鎳當量的形式來表示。

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