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(bu)銹鋼。
鐵素體不銹鋼管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(xiu)鋼(gang)(gang)管在具有強烈(lie)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)的(de)介(jie)質中具有良(liang)好的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)和(he)(he)抗氧(yang)化性(xing)(xing),這類鋼(gang)(gang)可(ke)以(yi)抵抗硝(xiao)酸、熱磷(lin)酸與亞氯(lv)酸等強烈(lie)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)溶液的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。而且耐(nai)(nai)氯(lv)化物應力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、耐(nai)(nai)點蝕(shi)(shi)、耐(nai)(nai)縫(feng)隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)等局(ju)部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能優(you)(you)良(liang)。鐵素體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)在含(han)微量氯(lv)離子和(he)(he)氧(yang)的(de)熱水和(he)(he)高溫(wen)水的(de)介(jie)質中,以(yi)及在苛(ke)性(xing)(xing)鈉的(de)溶液中,也(ye)表現出(chu)優(you)(you)異的(de)耐(nai)(nai)應力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)開裂性(xing)(xing)能。隨著(zhu)鉻含(han)量的(de)增加,其(qi)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)也(ye)增加。
與用量最大的鉻鎳奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼相比,鐵素體不銹鋼不含鎳或含少量鎳,是節鎳型不銹鋼,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管(guan)的130%~150%,線膨脹系數僅為鉻鎳奧氏體不銹鋼管的60%~70%。
但鐵素體不銹鋼管也存在一些缺陷,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管的使用,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。
鐵素體不銹鋼管(guan)在焊接時無淬火硬化現象,加熱大于950℃,焊縫及熱影響區晶粒嚴重粗大,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(ti)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)性(xing)能較差,鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)收(shou)縮(suo)率一(yi)般(ban)為1.4%~1.6%,鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)時(shi)晶粒粗大。鉻含量很高(gao)的(de)(de)鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang),如2GCr28鋼(gang)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)時(shi),鑄(zhu)(zhu)(zhu)件的(de)(de)熱裂傾向(xiang)性(xing)大。
鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)鍛(duan)造性能(neng)較好。與奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)相比,鐵(tie)素體(ti)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)再(zai)結晶(jing)速度(du)(du)較高,再(zai)結晶(jing)溫(wen)度(du)(du)較低(di),因(yin)此在塑性變形過(guo)程中(zhong)晶(jing)粒(li)長大的(de)(de)(de)(de)傾向較大;鍛(duan)造的(de)(de)(de)(de)上限溫(wen)度(du)(du)應(ying)(ying)嚴格(ge)限制,一(yi)般鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)始(shi)鍛(duan)溫(wen)度(du)(du)為(wei)1040~1120℃。為(wei)了獲得(de)細(xi)晶(jing)粒(li)組織和防止脆性,應(ying)(ying)恰當地控(kong)制變形量(liang)(liang)和終鍛(duan)溫(wen)度(du)(du),細(xi)化(hua)(hua)晶(jing)粒(li)所必(bi)須的(de)(de)(de)(de)最小變形量(liang)(liang)隨溫(wen)度(du)(du)而(er)定,700℃時(shi)約為(wei)5%,800~900℃時(shi)約為(wei)10%~15%,最后一(yi)次鍛(duan)打(da)的(de)(de)(de)(de)壓縮(suo)量(liang)(liang)不(bu)應(ying)(ying)低(di)于(yu)(yu)12%~20%,而(er)終鍛(duan)溫(wen)度(du)(du)不(bu)高于(yu)(yu)800℃。為(wei)了避免(mian)因(yin)溫(wen)度(du)(du)過(guo)低(di)而(er)產生冷作硬化(hua)(hua),終鍛(duan)溫(wen)度(du)(du)不(bu)應(ying)(ying)低(di)于(yu)(yu)705℃。某廠制訂的(de)(de)(de)(de)鍛(duan)造工藝的(de)(de)(de)(de)終鍛(duan)溫(wen)度(du)(du)為(wei)705~790℃,作者認為(wei)還(huan)是比較合(he)理的(de)(de)(de)(de)。
由于鐵素體不銹鋼管(guan)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。
鐵素體不銹鋼管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,鐵素體不銹鋼管(guan)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。
鐵素體不銹鋼在管一定溫度范圍內加熱和冷卻時不發生相變,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。