鐵素體不銹鋼的熱膨脹系數與碳鋼相近,比奧氏體不銹鋼小,再加之磷、硫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)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)為(wei)Fe-Cr-C三元合金,由碳以及(ji)諸如Al、Nb、Mo及(ji)Ti等添加元素來防止(zhi)在焊接受熱(re)過程(cheng)中(zhong)形成(cheng)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)。因此,鐵索體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)在焊后冷卻過程(cheng)中(zhong)不會(hui)出現(xian)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)向(xiang)馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)變的淬硬現(xian)象。但焊接熱(re)所形成(cheng)的熱(re)影響區近縫帶,由于高溫而促(cu)成(cheng)鐵素體(ti)(ti)(ti)晶粒粗大,明顯地降低了(le)接頭的韌性(xing),并且不可能直接用熱(re)處理的方法來改善(shan)。這就是鐵素體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)焊接中(zhong)最為(wei)困(kun)難(nan)之處。
現在(zai)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)不銹鋼已發展到(dao)了(le)第三(san)代(dai)(dai)(dai)品種。第一(yi)(yi)代(dai)(dai)(dai)是完(wan)全依(yi)靠鉻作為鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)穩定元(yuan)素(su)(su),而含碳(tan)量又偏高,因(yin)此在(zai)焊接之后若不再進行(xing)熱處(chu)理,必然會產(chan)生(sheng)晶間腐蝕(shi)。而且這(zhe)第一(yi)(yi)代(dai)(dai)(dai)鋼的(de)(de)韌(ren)性(xing)(xing)都(dou)偏低(di),其代(dai)(dai)(dai)表(biao)性(xing)(xing)鋼號為10Cr17(430)及 16Cr2N(446).第二(er)代(dai)(dai)(dai)品種為06Cr13Al(405)與(yu)06Cr11Ti(409),其中(zhong)鉻與(yu)碳(tan)含量下降(jiang),增加(jia)了(le)強烈(lie)的(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)形成(cheng)劑,如06Cr13A1(405)中(zhong)加(jia)人 Al,06Cr11Ti(409)加(jia)入鈦。第二(er)代(dai)(dai)(dai)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)不銹鋼除了(le)在(zai)韌(ren)性(xing)(xing)方(fang)面與(yu)第一(yi)(yi)代(dai)(dai)(dai)相差不大(da)之外,在(zai)工藝性(xing)(xing)能、固碳(tan)(Ti及Nb與(yu)碳(tan)反應(ying)形成(cheng)TiC及NbC)以減少固溶體(ti)中(zhong)碳(tan)含量、耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)方(fang)面,以及在(zai)降(jiang)低(di)成(cheng)本上,皆(jie)比上一(yi)(yi)代(dai)(dai)(dai)優越。第三(san)代(dai)(dai)(dai)的(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)不銹鋼,則以改進冶(ye)煉方(fang)法來(lai)生(sheng)產(chan)超(chao)低(di)碳(tan)和超(chao)低(di)氮含量的(de)(de)、可(ke)用大(da)噸位爐子冶(ye)煉的(de)(de)、采用較少間隙固溶元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)鋼種,以444(18Cr-2Mo)與(yu)26-1(26Cr-1Mo)為代(dai)(dai)(dai)表(biao)。當這(zhe)些鋼中(zhong)再加(jia)入強烈(lie)碳(tan)化(hua)物(wu)形成(cheng)劑,如鈦與(yu)鈮,則可(ke)在(zai)焊后不進行(xing)熱處(chu)理,也(ye)不會有晶間腐蝕(shi)出現。此外,第三(san)代(dai)(dai)(dai)鋼的(de)(de)韌(ren)性(xing)(xing)大(da)大(da)改善(shan),對點狀(zhuang)腐蝕(shi)也(ye)具有良好的(de)(de)抵抗能力(li),包括抗應(ying)力(li)腐蝕(shi)能力(li)。
鐵素體不銹鋼焊接接頭的脆化,是這類鋼使用受到限制的主要原因。鐵素體不銹鋼焊接接頭的脆化,主要的問題是同質焊縫及熱影響區,在焊接過程中碳、氮化合物析出和晶粒長大的作用,特別是碳、氮化合物的析出,而且幾乎不可能通過熱處理加以消除。而高線度鐵素體不銹鋼在很大程度上消除了焊縫及熱影響區中的碳、氮化合物,極大地改善了焊接性,其焊接結構得到靜越一運的使用。
晶間腐蝕是普通鐵素體不銹鋼的又一主要問題。由于碳、氮在鐵素體不銹鋼中的溶解度很低,在950℃以后迅速析出。因此,同質焊材的焊縫和熱影響區在焊后冷卻過程中就會析出碳(tan)、氮化合物,除了引起脆化外還會引起晶界貧鉻和提高晶間腐蝕敏感性,在強氧化介質中發生晶間腐蝕。與奧氏體不銹鋼不同的是鐵素體不銹鋼的敏化溫度較高(950℃以上),因此,在熱影響區產生晶間腐蝕的部位更靠近熔合線。鉻在鐵素體不銹鋼中的擴散速度,遠比在奧氏體不銹鋼中快。所以,只需在700~900℃范圍內短時間保溫,使鉻向貧鉻區擴散,即可消除碳、氮化合物析出引起的晶界貧鉻,恢復焊接接頭的耐腐蝕性能。

