鐵素體不銹(xiu)鋼管(guan)一般不含鎳,主要合金元素是鉻,并含有相當低的碳,還常含有如鋁等鐵素體形成元素,可以保證鋼的組織主要是鐵素體。其鉻含量(質量分數)一般在12%~30%,碳含量(質量分數)大多低于0.12%。鐵素體(ti)不銹鋼除具有不銹性和耐局部腐蝕性之外,其耐氯化物應力腐蝕、耐點蝕、耐縫隙腐蝕等局部腐蝕性能優良,這是鐵素體不銹鋼管的主要特點。
鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹鋼管的主要(yao)缺點(dian)是室溫和低(di)溫韌性差(cha),缺口(kou)敏感性高,對晶間腐蝕比較敏感。這(zhe)些缺點(dian)影(ying)響了(le)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹鋼的廣泛(fan)應用,而且其產量(liang)也比較低(di)。
近(jin)幾(ji)十年來,隨(sui)著冶煉(lian)新(xin)技術的(de)出現,鐵素體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)性能有所(suo)改(gai)善,發(fa)展了許多焊(han)接(jie)性好,加工性能優良的(de)新(xin)鋼(gang)種(zhong)。在GB/T1220-92標準中鐵素體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)僅有8種(zhong),而在GB/T 20878-2007標準中鐵素體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)有18種(zhong)。
在(zai)使用(yong)狀態下(xia)以鐵素(su)體(ti)組織(zhi)為主(zhu)的(de)不銹鋼(gang)(gang)管,鉻含(han)(han)量在(zai)11%~30%,具有(you)體(ti)心立方(fang)晶體(ti)結構。這類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)一般不含(han)(han)鎳,有(you)時還含(han)(han)有(you)少量的(de)Mo、Ti、Nb等(deng)元素(su),這類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)具熱導率大(da)(da)(da)、膨脹系數小、抗氧化性好、抗應(ying)力腐蝕優良等(deng)特點,多(duo)用(yong)于(yu)制造耐(nai)大(da)(da)(da)氣、水蒸氣、水及(ji)氧化性酸腐蝕的(de)零部(bu)件。這類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)存在(zai)有(you)塑性差、焊后塑性和耐(nai)蝕性明顯降(jiang)低等(deng)缺(que)點,因而(er)限制了(le)它的(de)應(ying)用(yong)。爐(lu)外精煉(lian)技術(AOD或VOD)的(de)應(ying)用(yong)可(ke)使碳、氮(dan)等(deng)間隙元素(su)大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)降(jiang)低,因此使這類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)獲(huo)得廣泛應(ying)用(yong)。多(duo)用(yong)于(yu)建(jian)筑內裝飾、重油燃燒器(qi)部(bu)件、家庭用(yong)具、家用(yong)電器(qi)部(bu)件。
鐵素體不銹鋼是以Cr為主要合金元素,Cr含量在10.5%~30%范圍,C含量≤0.20%,大多數碳含量在0.12%以下。此類鋼具有體心立方晶格(即鐵素體)組織,有磁性。純鐵素體不銹鋼在加熱和冷卻過程中沒有相變,因此,無法通過熱處理方法使它強化。鐵素體應變硬化速度低并在冷作后降低塑性,因此,鐵素體不銹鋼也不靠冷作強化。在各類不銹鋼中,此類鋼熱導率最高,膨脹系數較小,此類鋼的耐蝕性隨鋼中Cr量增加而提高,隨鋼中加入Mo、Si、Al、Ti、Nb、S、Se等賦予鋼不同的特性。鐵素體不銹鋼有中等至優異的耐蝕性。如06Cr13Al(405),06Cr11Ti(409)耐大氣腐蝕,10Cr17(430)耐中等氧化性酸和有機酸腐蝕,019Cr19Mo2NbTi(444),16Cr25N(446)耐酸堿腐蝕,特別在氯化物介質中,在海水中有良好的耐局部腐蝕性。
鋼中C與N含量較高的所謂普通純度的高Cr([Cr]15%~16%)鐵素體不銹鋼,在化工防腐蝕的應用中,長期以來受到極大的限制,主要是由于它們的脆性轉變溫度高(在室溫以上)≥900℃加熱(如焊接)會出現晶粒長大引起的脆性和晶間腐蝕敏感性;在550~750℃和475℃左右長期停留會出現。相脆性和475℃脆性。但是近20年來,由于冶煉技術的發展,出現了低C、N([C+N([C+N](350~450)x10-6)×10-6)和超低C、N([C+N]≤300×10-6)以及高純 ([C+N]≤150×10-6)鐵素體不銹鋼。當鋼材截面尺寸選擇適宜(尺寸效應)和熱處理、冷卻速度控制正確(冷卻速度效應)時,鐵素體不銹鋼可以廣泛使用(包括焊接部件)而不會出現普通鐵素體不銹鋼所存在的問題。
鐵素體不銹(xiu)鋼大致可(ke)分成三(san)類。
①. 低鉻鐵素體不銹鋼
Cr含量(liang)為11%~14%鐵素(su)體不(bu)銹鋼屬于此類,包(bao)括將碳量(liang)降至0.03%以(yi)(yi)下,以(yi)(yi)減少γ相的(de)(de)(de)生成(cheng)量(liang)的(de)(de)(de)022Cr13(410L);碳量(liang)≤0.08%、加(jia)入0.2%A1的(de)(de)(de)06Cr13A1(405);碳量(liang)≤0.08%、加(jia)入Ti的(de)(de)(de)06Cr11Ti(409)和022Cr11Ti(409L)等。
06Cr11Ti和022Cr11Ti是(shi)(shi)低鉻鐵素體(ti)不銹鋼中的一種,鉻含量10.5%~11.75%。它們(men)具(ju)有良好的成形性(xing)(xing)、經濟性(xing)(xing)、耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)、抗氧化性(xing)(xing)等(deng)綜合性(xing)(xing)能。它們(men)的典型用途是(shi)(shi)汽車排氣(qi)系統相關部件(jian)。
②. 中鉻鐵素體不銹(xiu)鋼(gang)
Cr含(han)量為14%~22%鐵素體不(bu)銹鋼(gang)屬于此類,包(bao)括僅含(han)Cr的和(he)添加Mo、Ti元素的10Cr17(430),022Cr18Ti(430L),019Cr19Mo2NbTi(444)等(deng)。
③.高鉻(ge)鐵素體不銹(xiu)鋼
Cr含量23%~32%鐵素體不(bu)銹鋼(gang)屬(shu)此(ci)類(lei),包括超(chao)低碳、氮和高純,添加(jia)Mo、Ti、Nb的不(bu)銹鋼(gang)管,如008Cr27Mo等。