以不鏽性、耐蝕性為主要特(te)性,且鉻的質量分數至少為10.5%,其基(ji)體以體心立(li)方晶(jing)體結構的鐵素體組織(α相)為主,有磁性,一般不能通過熱處理硬化,但(dan)冷(ling)加工可使其輕微強化的不鏽鋼,稱為鐵素體不鏽鋼。
鐵素體不鏽鋼管是以鉻為主要合金元(yuan)素,一般不含鎳(極個(ge)別(bie)含少量鎳),這(zhe)類鋼含有相當低的碳,一般低於0.12%(質量分數),還常(chang)含有鋁(lv)等鐵素體形成元(yuan)素,該(gai)類鋼為單相鐵素體組織,沒有相變。其典型的代(dai)表鋼種(zhong)是10Cr17。
鐵素體不鏽鋼管在具(ju)有強烈腐蝕性的介質中具(ju)有良(liang)好的耐蝕性和抗(kang)氧化性,這(zhe)類鋼可以抵(di)抗(kang)硝酸、熱磷酸與亞氯(lv)酸等強烈腐蝕性溶液的腐蝕。而且耐氯(lv)化物(wu)應力(li)腐蝕、耐點蝕、耐縫隙腐蝕等局部(bu)腐蝕性能優良(liang)。鐵素體不鏽鋼在含微量氯(lv)離(li)子(zi)和氧的熱水和高溫水的介質中,以及在苛性鈉的溶液中,也(ye)表現出優異的耐應力(li)腐蝕開裂(lie)性能。隨著鉻含量的增(zeng)加,其耐蝕性也(ye)增(zeng)加。
與用量最(zui)大的鉻鎳奧氏體不鏽鋼相比,鐵素體不鏽鋼不含鎳或(huo)含少量鎳,是節鎳型不鏽鋼,其價格較鉻鎳奧氏體不鏽鋼管低;鐵素體不鏽鋼管強度高,冷(ling)加工硬化傾向(xiang)較低,熱導率為鉻鎳奧氏體不鏽鋼管的130%~150%,線膨脹(zhang)係數僅(jin)為鉻鎳奧氏體不鏽鋼管的60%~70%。
但(dan)鐵素體不鏽鋼管也(ye)存(cun)在一些缺陷(xian),突出地表現在它們的室(shi)溫、低溫韌性差,缺口敏(min)感性高,對晶(jing)間腐蝕比較敏(min)感等方麵,影響(xiang)了鐵素體不鏽鋼管的使用,其產量也(ye)比較低。而且這(zhe)些缺點隨著鐵素體不鏽鋼斷麵尺寸的增(zeng)加、冷(ling)卻速度的變慢和焊接的熱影響(xiang)而更(geng)加強烈地顯示出來。
鐵素體不鏽鋼管在焊接時無淬火(huo)硬化現象,加熱大於950℃,焊縫及熱影響(xiang)區(qu)晶(jing)粒嚴重粗大,而且無法用焊後熱處理來細化晶(jing)粒。鐵素體不鏽鋼的塑性和韌性都(du)很(hen)低,焊接性較差,又(you)由(you)於焊縫及熱影響(xiang)區(qu)晶(jing)粒粗大,容易出現475℃脆性、高溫脆性及σ相析出所引起(qi)的焊接裂(lie)紋(wen),因此(ci)要采用小線能量焊接工藝規範,防止(zhi)晶(jing)粒粗大。焊接時應先(xian)將工件在70~100℃預熱,通常(chang)采用奧氏體不鏽鋼焊條焊接,焊接時要特(te)別(bie)關注在400~600℃和650~850℃溫度區(qu)間的加熱和冷(ling)卻速度,避免475℃脆性和σ相析出脆性。焊後作750~800℃退火(huo)處理以改善塑性,提高耐蝕性。
鐵素體不鏽鋼的鑄造性能較差,鑄造收(shou)縮率一般為1.4%~1.6%,鑄造時晶(jing)粒粗大。鉻含量很(hen)高的鐵素體不鏽鋼,如2GCr28鋼鑄造時,鑄件的熱裂(lie)傾向(xiang)性大。
鐵素體不鏽鋼的鍛造性能較好。與奧氏體不鏽鋼相比,鐵素體鋼的再(zai)結晶(jing)速度較高,再(zai)結晶(jing)溫度較低,因此(ci)在塑性變形過程中晶(jing)粒長大的傾向(xiang)較大;鍛造的上限溫度應嚴格限製,一般鐵素體不鏽鋼的始鍛溫度為1040~1120℃。為了獲得細晶(jing)粒組織和防止(zhi)脆性,應恰當地控製變形量和終鍛溫度,細化晶(jing)粒所必須(xu)的最(zui)小變形量隨溫度而定(ding),700℃時約為5%,800~900℃時約為10%~15%,最(zui)後一次鍛打(da)的壓縮量不應低於12%~20%,而終鍛溫度不高於800℃。為了避免因溫度過低而產生冷(ling)作硬化,終鍛溫度不應低於705℃。某廠製訂的鍛造工藝的終鍛溫度為705~790℃,作者認為還是比較合理的。
由(you)於鐵素體不鏽鋼管導熱性差,當表麵缺陷(xian)用砂輪清理時,局部(bu)過熱可以引起(qi)裂(lie)紋(wen),需要用風鏟清理或(huo)剝皮(pi)的方法去(qu)除(chu)表麵缺陷(xian)。
鐵素體不鏽鋼管具(ju)有良(liang)好的切削(xiao)加工性能,含硫(liu)和硒的易切削(xiao)鐵素體不鏽鋼,切削(xiao)性能更(geng)佳(jia)。但(dan)鉻含量較高的鐵素體不鏽鋼(如w(Cr)=25%~30%)),切削(xiao)加工比較困(kun)難(nan)。
特(te)別(bie)要提出的是,鐵素體不鏽鋼管熱導率較低,在切削(xiao)加工時容易出現局部(bu)過熱的現象,會使刀具(ju)切削(xiao)刃加速損(sun)壞,為此(ci)可采用大型刀具(ju)並(bing)用切削(xiao)液冷(ling)卻。
鐵素體不鏽鋼在管一定(ding)溫度範圍(wei)內加熱和冷(ling)卻時不發生相變,因此(ci)不能通過熱處理來強化。其熱處理的目(mu)的,一是為了消(xiao)除(chu)冷(ling)變形加工和焊接時所產生的內應力(li),改善加工性能;其次是通過熱處理消(xiao)除(chu)鑄件在凝(ning)固(gu)時所產生的偏析,獲得單一的、均勻化的鐵素體組織,以及消(xiao)除(chu)在焊接過程中所形成的相變產物(wu)和475℃脆性。