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奥氏体不锈钢无缝管经常含有钛和铝而形成镍钛和镍铝析出相
3.2、析出强化型奥氏体不锈钢
汽车是大量生产的产品，对奥氏体不锈钢提出了降低成本即省资源化的迫切要求。70年代，日本进行了汽车发动机用Nimonic80A和Inconel751等Ni基合金制排气阀门的省Ni化研究。1980年前后，开发出柴油发动机排气阀门用的低廉材料RS914和RS417等40Ni合金。这样，日本的奥氏体不锈钢开发在高性能化和省资源化（特别是省Ni化）的两个方向开展起来。
80年代后，日本对汽车排气阀门用省Ni奥氏体不锈钢进行了大量的研究。汽车排气阀门使用的是奥氏体耐热钢，由于奥氏体耐热钢的耐磨性不足，需要在阀座上堆焊Co基的斯特莱特（sblite）耐磨硬质合金。1978年前后，非洲战乱使Co价格上涨，日本国内的一些汽车制造厂根据美国市场大型柴油发动机使用Inconel751的实绩，将Inconel751用于全部的发动机排气阀，取消了堆焊，从而化解了Co价高涨的危机。此外，由于Inconel751的强度高于耐热钢，用来制作阀门时，可使阀门轴细径化，减轻阀门的重量。由于奥氏体不锈钢可以适应发动机高性能化的要求，所以推进了发动机用材由耐热钢向Ni基奥氏体不锈钢的转换。另一方面，虽然采用Inconel751可以省略堆焊，但Inconel751的Ni含量高达70%，成本很高，并且Inconel751的疲劳强度大大高于耐热钢21-4N，对普通轿车来说，Inconel751是功能过剩材料，因此，在开始采用Inconel751时，就提出了省Ni化的要求。在20世纪70年代，日美已经进行省Ni化的研究，美国开发出Ni含量降低到57%的Pyromet31。当时虽然开始对汽油采取无铅化措施，但辛烷值高的含铅汽油也在流通，汽车废气中含有低熔点的氧化铅，加速了对材料的高温腐蚀。合金中的Ni含量小于55%时，对铅腐蚀的耐蚀性下降，所以，Ni的减量化受到限制。其中80年代.开发的用于含铅汽油发动机的省Ni化奥氏体不锈钢是NCF6018，其奥氏体不锈钢含量为60%。Ｗｗｗ.ｊｇ３０４.ｃｏｍ
有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti
此后，由于出现了汽车发动机大马力竞争的局面，对阀门材料提出了进一步高强度化的要求。为此，开发出在Inconel751的基础上添加Mo、W，并提高Ti、Al、Nb含量来提高强度的NCF440，并在赛车发动机上得到应用。90年代，汽油完全实现无铅化，进一步省Ni化奥氏体不锈钢的需求又迫切起来。但是，对于600℃排气温度的汽油发动机来说，在使用减少Ni含量的奥氏体不锈钢中，会有脆性相σ相析出的危险。因此，将合金中的Cr含量控制在15%左右。15%Cr是奥氏体不锈钢耐高温腐蚀的极限值。此外，又开发出在800℃下组织保持稳定的NCF4015、NCF3015奥氏体不锈钢，这些合金中的Ni含量分别为40%、30%，并且添加了Ti和Al。这些新开发的省Ni合金的强度虽然低于Inconel751，但高于耐热钢21-4N。此外，新开发合金HI461的Ni含量降低到46%，并利用γ'相强化和TiC强化的复合强化，使其强度等于或高于Inconel751，并用于高性能二轮车的排气阀门。进入21世纪，更为严格的环境法规开始生效。汽车发动机的排气温度升高到800℃以上，因此Inconel751级的高强度奥氏体不锈钢普遍用于汽车发动机。在这种情况下，开发出高温强度与Inconel751相同，Ni含量从70%降低到50%的NCF5015奥氏体不锈钢，并实现实用化。图2是NCF3015、NCF5015、NCF440的800℃转动疲劳特性。NCF3015的疲劳强度处于Inconel751和21-4N之间，NCF5015的疲劳强度与Inconel751等同，NCF440的疲劳强度高于Inconel751。最近，还开发出在21-4N的基础上提高强度，高温强度接近NCF3015的耐热钢。该耐热钢的合金量大于21-4N，但Ni含量降低到NCF3015的1/3以下。
2：排气阀门用奥氏体不锈钢800℃旋转弯曲疲劳特性
3.3、铸造奥氏体不锈钢
在多晶体奥氏体不锈钢方面，不仅对上述的锻造合金进行了开发，而且进行了铸造合金的开发。奥氏体不锈钢中的强化相γ'的量增加，可以提高合金的高温强度，但热加工性下降，并且在凝固时会发生γ'相的结晶。这种γ'相晶体不能通过热处理完全固溶，使合金的锻造和轧制变得更加困难。因此，这种合金只能以铸造状态制造部件或利用粉末冶金方法制造部件。另一方面，锻造合金中γ'相的固溶温度约为1000℃，所以合金的耐用温度极限最高为900℃；而铸造合金中的γ'相在900℃以上仍不固溶，所以被用于超高温涡轮机和涡轮增压器的涡轮转轮。虽然还没有进行省资源合金的开发，但涡轮转轮用的开发合金GMR235的Ni含量小于Inconel713C。由于涡轮增压器向高温化的方向发展，增加强化元素含量的Mar-M246和添加昂贵的Hf的Mar-M247等铸造奥氏体不锈钢也在应用。
3.4、定向凝固铸造合金和单晶体合金Ｗｗｗ.ｗｘｂｊｓ．ｃｏｍ
如上所述，消除应力轴方向的晶界是提高耐热性，特别是提高蠕变强度的有效方法。在20世纪70年代，开发出将晶界控制在某个方向的凝固技术和单晶化技术，并利用这些技术开发出奥氏体不锈钢。表3是已经开发出的代表性Ni基单晶体合金的成分。第一代Ni基单晶合金由于无须进行多晶体合金的晶界强化，所以不必添加C和B。第二代Ni基单晶合金中添加了3%左右的Re，提高了合金的高温强度和耐高温腐蚀性。第三代Ni基单晶合金将Re含量增加到6%。第四代Ni基单晶合金中添加了贵金属元素Ru和Ir，实现了合金的高强度化。最近，开发出提高Ru含量的第五代Ni基单晶合金。这样，在单晶体奥氏体不锈钢的开发中，为提高合金的耐热性添加了贵金属元素，因此存在着贵金属稳定供给的问题。在这种情况下，各国一直对降低Ru和Ir含量的单晶体奥氏体不锈钢进行开发。美国开发出将第二代合金ReneN5的Re含量减半的ReneN515和无Re的ReneN500，并确认Re含量降低对蠕变强度几乎没有影响。日本开发出无Re的NKH71合金，并进行了基础性研究。NKH71的低应力蠕变断裂寿命高于第二代Ni基单晶合金CMSX-4。Ｗｗｗ.４３９-４４３.ｃｏｍ
4、省资源型奥氏体不锈钢的开发方向
奥氏体不锈钢与能源利用有着密切的关系。随着世界性环境法规的实施和节能要求，以及航空需求和社会公共设施的强化，今后对奥氏体不锈钢的需求将不断增长。对材料的高温强度和耐高温腐蚀性的要求也会越来越高。因此，无论如何，通过添加高价的Ni、Co、Mo、W、Ta等元素开发奥氏体不锈钢都是不可避免的。另一方面，过去在奥氏体不锈钢的使用方面存在着功能过剩的问题，所以存在着通过部件设计改进和社会相关法规的实施，降低耐热性要求的余地。因此，对省资源型奥氏体不锈钢的开发也要进行下去。此外，利用热处理和塑性加工技术进行组织控制和加工硬化提高材料强度，以及利用涂层技术进行表面改质，也可以降低添加元素的含量。同时，还应该进行奥氏体不锈钢循环利用技术的开发。
·马氏体不锈钢通过热处理可以调整其力学性能的不锈钢
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