鐵素體不銹鋼的熱膨脹系數與碳鋼相近,比奧(ao)氏體不銹鋼小,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(su)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。
鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)為鐵-鉻(ge)-碳三元合金(jin),由鉻(ge)以及(ji)(ji)諸如鋁、鈮(ni)、鉬及(ji)(ji)鈦(tai)等添(tian)加元素來防止在焊(han)接(jie)(jie)(jie)受熱過程(cheng)(cheng)中形成奧氏體(ti)。因此,鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)在焊(han)后冷卻(que)過程(cheng)(cheng)中不(bu)會出現奧氏體(ti)向馬氏體(ti)轉變的淬(cui)硬現象。但焊(han)接(jie)(jie)(jie)熱所形成的熱影(ying)響區近縫帶,由于高溫而(er)促成鐵素體(ti)晶(jing)粒粗(cu)大,明顯地降低了接(jie)(jie)(jie)頭的韌性,并(bing)且(qie)不(bu)可能直接(jie)(jie)(jie)用熱處(chu)理的方法來改善。這就是鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)焊(han)接(jie)(jie)(jie)中最為困難之處(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)素體不銹(xiu)鋼焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的脆化(hua),是(shi)這(zhe)類鋼使(shi)(shi)用(yong)受到(dao)限制的主要原因。鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的脆化(hua),主要的問題是(shi)同(tong)質焊(han)縫及(ji)熱(re)影響區在(zai)焊(han)接(jie)過程中(zhong)碳、氮化(hua)合物析(xi)(xi)出和(he)晶粒長大的作用(yong),特別是(shi)碳、氮化(hua)合物的析(xi)(xi)出,而(er)且幾乎(hu)不可能通過熱(re)處(chu)理加以消除(chu)。而(er)高(gao)純度(du)鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼在(zai)很大程度(du)上消除(chu)了(le)焊(han)縫及(ji)熱(re)影響區中(zhong)的碳、氮化(hua)合物,極大地改善(shan)了(le)焊(han)接(jie)性,其焊(han)接(jie)結構得到(dao)越來越廣(guang)泛的使(shi)(shi)用(yong)。
晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕是普(pu)通鐵素體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的又一(yi)主(zhu)要問(wen)題。由于碳、氮在(zai)(zai)鐵素體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的溶解(jie)度很低,在(zai)(zai)950℃以后迅速(su)析(xi)出。因(yin)此,同質焊(han)材的焊(han)縫和熱影響區(qu)(qu)在(zai)(zai)焊(han)后冷卻過(guo)程中(zhong)就會析(xi)出碳、氮化合(he)物(wu),除了引(yin)起脆化外還會引(yin)起晶(jing)(jing)界(jie)貧鉻和提(ti)高晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕敏感(gan)性,在(zai)(zai)強氧化介(jie)質中(zhong)發生晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕。與奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)不同的是鐵素體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的敏化溫度較高,在(zai)(zai)950℃以上。因(yin)此,在(zai)(zai)熱影響區(qu)(qu)產(chan)生晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕的部位更(geng)靠(kao)近(jin)熔合(he)線。鉻在(zai)(zai)鐵素體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的擴散速(su)度遠比(bi)在(zai)(zai)奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)快,所以只需700℃~900℃的范圍內短(duan)時間(jian)保溫,使鉻向貧鉻區(qu)(qu)擴散,即可消(xiao)除碳、氮化合(he)物(wu)析(xi)出引(yin)起的晶(jing)(jing)界(jie)貧鉻,恢復焊(han)接(jie)接(jie)頭的耐腐蝕性能。