以不銹性、耐蝕性為主要特性,且鉻的質量分數至少為10.5%,其基體以體心立方晶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,但冷加工可使其輕微強化的不銹鋼,稱為鐵素體不銹鋼



  鐵素體不銹鋼是以鉻為主要合金元素,一般不含鎳(極個別含少量鎳),這類鋼含有相當低的碳,一般低于0.12%(質量分數),還常含有鋁等鐵素體形成元素,該類鋼為單相鐵素體組織,沒有相變。其典型的代表鋼種是10Cr17。



  鐵素體不銹鋼管在具有強烈腐蝕性的介質中具有良好的耐蝕性和抗氧化性,這類鋼可以抵抗硝酸、熱磷酸與亞氯酸等強烈腐蝕性溶液的腐蝕。而且耐氯化物應力腐蝕、耐點蝕、耐縫隙腐蝕等局部腐蝕性能優(yōu)良。鐵素體不銹鋼在含微量氯離子和氧的熱水和高溫水的介質中,以及在苛性鈉的溶液中,也表現出優(yōu)異的耐應力腐蝕開裂性能。隨著鉻含量的增加,其耐蝕性也增加。



  與用量最大的鉻鎳奧氏體不銹鋼相比,鐵素體不銹鋼不含鎳或含少量鎳,是節(jié)鎳型不銹鋼,其價格較鉻鎳奧氏體不銹鋼管低;鐵素體不銹鋼管強度高,冷加工硬化傾向較低,熱導率為鉻鎳奧氏體不銹鋼的130%~150%,線膨脹系數僅為鉻鎳奧氏體不銹鋼的60%~70%。



 但鐵素體不銹鋼也存在一些缺陷,突出地表現在它們的室溫、低溫韌性差,缺口敏感性高,對晶間腐蝕比較敏感等方面,影響了鐵素體不銹鋼的使用,其產量也比較低。而且這些缺點隨著鐵素體不銹鋼斷面尺寸的增加、冷卻速度的變慢和焊接的熱影響而更加強烈地顯示出來。



  鐵素體不銹鋼在焊接時無淬火硬化現象,加熱大于950℃,焊縫及熱影響區(qū)晶粒嚴重粗大,而且無法用焊后熱處理來細化晶粒。鐵素體不銹鋼的塑性和韌性都很低,焊接性較差,又由于焊縫及熱影響區(qū)晶粒粗大,容易出現475℃脆性、高溫脆性及σ相析出所引起的焊接裂紋,因此要采用小線能量焊接工藝規(guī)范,防止晶粒粗大。焊接時應先將工件在70~100℃預熱,通常采用奧氏體不銹鋼焊條焊接,焊接時要特別關注在400~600℃和650~850℃溫度區(qū)間的加熱和冷卻速度,避免475℃脆性和σ相析出脆性。焊后作750~800℃退火處理以改善塑性,提高耐蝕性。



  鐵素體不銹鋼的鑄造性能較差,鑄造收縮率一般為1.4%~1.6%,鑄造時晶粒粗大。鉻含量很高的鐵素體不銹鋼,如2GCr28鋼鑄造時,鑄件的熱裂傾向性大。



  鐵素體不銹鋼的鍛造性能較好。與奧氏體不銹鋼相比,鐵素體鋼的再結晶速度較高,再結晶溫度較低,因此在塑性變形過程中晶粒長大的傾向較大;鍛造的上限溫度應嚴格限制,一般鐵素體不銹鋼的始鍛溫度為1040~1120℃。為了獲得細晶粒組織和防止脆性,應恰當地控制變形量和終鍛溫度,細化晶粒所必須的最小變形量隨溫度而定,700℃時約為5%,800~900℃時約為10%~15%,最后一次鍛打的壓縮量不應低于12%~20%,而終鍛溫度不高于800℃。為了避免因溫度過低而產生冷作硬化,終鍛溫度不應低于705℃。某廠制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。



  由于鐵素體不銹鋼導熱性差,當表面缺陷用砂輪清理時,局部過熱可以引起裂紋,需要用風鏟清理或剝皮的方法去除表面缺陷。



  鐵素體不銹鋼具有良好的切削加工性能,含硫和硒的易切削鐵素體不銹鋼,切削性能更佳。但鉻含量較高的鐵素體不銹鋼(如w(Cr)=25%~30%)),切削加工比較困難。



  特別要提出的是,鐵素體不銹鋼熱導率較低,在切削加工時容易出現局部過熱的現象,會使刀具切削刃加速損壞,為此可采用大型刀具并用切削液冷卻。



  鐵素體不銹鋼在一定溫度范圍內加熱和冷卻時不發(fā)生相變,因此不能通過熱處理來強化。其熱處理的目的,一是為了消除冷變形加工和焊接時所產生的內應力,改善加工性能;其次是通過熱處理消除鑄件在凝固時所產生的偏析,獲得單一的、均勻化的鐵素體組織,以及消除在焊接過程中所形成的相變產物和475℃脆性。




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