目前各国都在积极研究和开发超超临界耐热钢，2007年美国开发出一种可以自发形成Al2O3保护膜的奥氏体不锈钢（AFA耐热钢），其以Al2O3为保护层，能够承受650～900℃的高温，同时成本比Ni基高温合金低。随后，2010年国内成功地在传统奥氏体不锈钢NF709的基础成分上通过成分优化，开发出另外一种AFA不锈钢，该钢在800℃含水蒸汽的条件下能够生成连续致密的Al2O3保护层。

    发电和舰船工业中使用的燃气轮机在其高温工作过程中，含硫燃料燃烧和海洋含盐的环境会在其叶片上沉积硫酸盐，氧和其他腐蚀性气体同时作用从而导致叶片加速腐蚀，发生热腐蚀现象。为了使AFA耐热不锈钢能够更广泛应用，研究其热腐蚀性能和机理显得尤为必要，目前关于这方面的研究较少。新型AFA不锈钢与镍基K417高温合金、316L不锈钢相比，具有优良的抗硫酸钠熔盐热腐蚀性能。限制S元素在合金内的扩散有益于提高合金抗热腐蚀性能。在1273K条件下S在Co内的扩散系数只有S在Ni内的一半，说明Co对合金的抗热腐蚀性能是有益的。因此，为了更好地提高新型AFA不锈钢的抗热腐蚀性能，有必要研究合金元素Co对其抗热腐蚀性能的影响。

    某研究机构选用新型AFA不锈钢，其化学成分（质量分数，%）为Ni25.00，Cr18.00，Al3.00，Mo1.50，Nb1.50，Si0.15，C0.08，B0.01，P0.04，Hf0.15，Y0.01，Fe50.56。

    合金的熔炼采用非自耗型真空电弧炉，熔炼前将电弧炉抽真空至5×10-3Pa以下，充入高纯氩气，并先熔炼高纯钛锭以吸附残余的O。由于本合金中元素种类多，并且各元素的熔点、密度、热膨胀率等物理性能参数相差较大，在熔炼过程中需先熔炼预合金：1）将熔点较高的Mo、Nb、C、B以及一部分Ni、Fe放在一个坩埚中；2）熔点较低的Al、Si及Cr、Co、Fe-P及另一部分Ni、Fe放在另一个坩埚中，由于Al的沸点较低，熔炼时应防止过热以免Al的烧损。以上预合金各熔炼4次，之后合成一个合金熔炼10次。将合金熔炼好后铸造成型，经热处理、切割加工成试样后进行热腐蚀试验，结果表明：

    （1）在新型AFA不锈钢中添加Co元素，能在一定程度上改善其抗硫酸钠熔盐热腐蚀性能。

    （2）Co元素可以增加氧化膜中Cr的相对含量，促进合金生成连续的保护性氧化膜，同时可以增强氧化膜的黏附性和致密性，推迟氧化膜的破裂时间，延长热腐蚀孕育期。

    （3）Co元素也可以有效延缓S元素在AFA不锈钢中的扩散，降低热腐蚀过程中的硫化-氧化速度，从而提高合金的抗热腐蚀性能。

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责任编辑：刘洋

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