F91材料,也称为91系列钢,是一种在高温环境下具有优异性能的特种钢材。它源自9Cr-1Mo基本型钢,通过添加强化元素如V、Nb和N等进行改良。F91钢的分类根据不同用途有所不同,如用于锅炉过热器、热交换器的T91,以及石化工业的无缝钢管等,这些钢种在成分上虽有微小差异,但性能考核主要根据使用场景调整。例如,T91的抗热强度要求高于WP91,但总体差异不大,易于满足。
F91通常被归类为马氏体耐热钢,但美国标准中将Cr含量低于10%的列为铁素体系列。在中国,类似钢种如10Cr9Mo1VNb(高压锅炉用无缝钢管)和1Cr9Mo1VNb(N)耐热钢,虽然在N元素上存在差异,但1Cr9Mo1VNb(N)更接近美国标准中的F91钢。这种钢在七十年代由美国橡树岭国家试验室开发,主要用于填补珠光体耐热钢与奥氏体不锈钢在600-650℃温度范围内的应用空白。
F91钢因其优良的常温性能、高温下的持久和蠕变性能,以及低的线膨胀系数、良好的工艺性和较低的成本(合金量约为9.5%至11.5%),在工业应用中显示出显著优势,尤其在管道、阀门、三通等耐热性要求高的设备上得到了广泛应用。随着技术的发展,F91钢在中国的推广和使用日益广泛,自九十年代以来,它已经成为高温工业领域的重要材料。