鐵素體不銹鋼的熱膨脹系數與碳鋼相近,比奧氏體(ti)不(bu)銹鋼小,再加之硫、磷等雜質在鐵素體中溶解度大,硅、鈮等是鐵素體形成元素,因此,焊縫結晶時不易形成低熔點共晶,熱裂傾向比奧氏體不銹鋼小得多,同時焊接熱影響區超過臨界溫度的區域形成馬氏體的量也極少,因此淬硬傾向也很小,所以,鐵(tie)素體不銹鋼比馬氏體不銹鋼的延遲裂紋敏感性小,可以說其工藝焊接性是好的。
鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)為(wei)(wei)鐵(tie)-鉻-碳三元(yuan)(yuan)合金(jin),由(you)鉻以及(ji)諸如鋁、鈮、鉬及(ji)鈦等添加(jia)元(yuan)(yuan)素來(lai)防止在焊(han)接(jie)受熱(re)過程(cheng)中(zhong)(zhong)形(xing)成奧氏(shi)體(ti)。因此,鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在焊(han)后冷卻(que)過程(cheng)中(zhong)(zhong)不(bu)會出現奧氏(shi)體(ti)向馬(ma)氏(shi)體(ti)轉變(bian)的(de)(de)淬硬(ying)現象。但焊(han)接(jie)熱(re)所形(xing)成的(de)(de)熱(re)影響區(qu)近縫帶,由(you)于高溫而促成鐵(tie)素體(ti)晶粒粗大(da),明顯(xian)地降低了接(jie)頭(tou)的(de)(de)韌(ren)性,并且不(bu)可能直(zhi)接(jie)用熱(re)處(chu)理的(de)(de)方法來(lai)改善。這就是(shi)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)接(jie)中(zhong)(zhong)最為(wei)(wei)困(kun)難之處(chu)。
現在鐵素體不銹鋼已發展到了第三代品種。第一代是完全依靠鉻作為鐵素體穩定元素,而含碳量又偏高,因此在焊接之后若不再進行熱處理,必然會產生晶間腐(fu)蝕。而且這第一代鋼的韌性都偏低,其代表性鋼號為430、442及446.第二代品種為405與409,它們的鉻與碳含量下降了,而加了強烈的鐵素體形成劑,如405是加入鋁,409加入鈦。第二代鐵素體不銹鋼除了在韌性方面與第一代相差不大之外,在工藝性能、固碳(鈦及鈮與碳反應形成TiC及NbC)以減少固溶體中碳含量、耐腐蝕性方面,以及在降低成本上,皆比上一代優越。第三代的鐵素體不銹鋼,則以改進冶煉方法來生產超低碳和超低氮含量的、可用大噸位爐子冶煉的、采用較少間隙固溶元素的鋼種,以444(18Cr-2Mo)與26-1(26Cr-1Mo)為代表。當這些鋼中再加人強烈碳化物形成劑,如鈦與鈮,則可在焊后不進行熱處理,也不會有晶間腐蝕出現。此外,這第三代鋼的韌性大大改善,對點狀腐蝕也具有良好的抵抗能力,包括抗應力腐蝕能力。
鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)脆(cui)化(hua)(hua),是這類鋼(gang)使(shi)用受到限制的(de)主(zhu)(zhu)要原(yuan)因。鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)脆(cui)化(hua)(hua),主(zhu)(zhu)要的(de)問題是同質焊(han)(han)縫及熱影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)在焊(han)(han)接(jie)(jie)過(guo)程(cheng)中碳、氮(dan)化(hua)(hua)合物(wu)析出(chu)和晶粒長大的(de)作用,特別是碳、氮(dan)化(hua)(hua)合物(wu)的(de)析出(chu),而(er)且幾乎不(bu)(bu)可能(neng)通(tong)過(guo)熱處理加以消(xiao)除。而(er)高純(chun)度鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)在很大程(cheng)度上消(xiao)除了(le)焊(han)(han)縫及熱影(ying)響(xiang)(xiang)區(qu)中的(de)碳、氮(dan)化(hua)(hua)合物(wu),極大地改(gai)善了(le)焊(han)(han)接(jie)(jie)性,其焊(han)(han)接(jie)(jie)結構(gou)得到越來越廣泛的(de)使(shi)用。
晶間腐(fu)蝕(shi)是(shi)普通(tong)鐵(tie)(tie)素(su)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)又一主要(yao)問題。由于碳、氮在鐵(tie)(tie)素(su)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼中(zhong)的(de)(de)(de)溶解度(du)很(hen)低,在950℃以后迅速(su)析(xi)出(chu)。因此,同(tong)質焊(han)(han)材(cai)的(de)(de)(de)焊(han)(han)縫和(he)熱影響(xiang)區在焊(han)(han)后冷(leng)卻過程(cheng)中(zhong)就會析(xi)出(chu)碳、氮化合物(wu),除(chu)了引(yin)起(qi)脆化外還會引(yin)起(qi)晶界貧鉻(ge)和(he)提高晶間腐(fu)蝕(shi)敏感(gan)性,在強氧化介質中(zhong)發(fa)生晶間腐(fu)蝕(shi)。與奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)是(shi)鐵(tie)(tie)素(su)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)敏化溫(wen)度(du)較(jiao)高,在950℃以上。因此,在熱影響(xiang)區產生晶間腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)部位(wei)更靠近熔合線。鉻(ge)在鐵(tie)(tie)素(su)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼中(zhong)的(de)(de)(de)擴散速(su)度(du)遠(yuan)比(bi)在奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼中(zhong)快,所以只需700℃~900℃的(de)(de)(de)范圍內短時間保溫(wen),使(shi)鉻(ge)向貧鉻(ge)區擴散,即(ji)可消(xiao)除(chu)碳、氮化合物(wu)析(xi)出(chu)引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)晶界貧鉻(ge),恢(hui)復焊(han)(han)接接頭的(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)性能。

