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(gang)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(ti)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(su)(su)體不(bu)銹鋼為(wei)鐵-鉻-碳(tan)三元合金,由(you)鉻以及諸如鋁(lv)、鈮(ni)、鉬及鈦等添加元素(su)(su)來防(fang)止在(zai)焊(han)(han)接受熱(re)(re)過程中(zhong)(zhong)形(xing)成(cheng)奧氏(shi)體。因此,鐵素(su)(su)體不(bu)銹鋼在(zai)焊(han)(han)后(hou)冷(leng)卻過程中(zhong)(zhong)不(bu)會出現奧氏(shi)體向馬(ma)氏(shi)體轉變的(de)淬硬現象。但焊(han)(han)接熱(re)(re)所形(xing)成(cheng)的(de)熱(re)(re)影響區近縫(feng)帶(dai),由(you)于高溫而促成(cheng)鐵素(su)(su)體晶粒粗大,明顯(xian)地降低(di)了接頭的(de)韌性(xing),并且不(bu)可(ke)能直接用熱(re)(re)處(chu)理的(de)方法來改善。這就是鐵素(su)(su)體不(bu)銹鋼焊(han)(han)接中(zhong)(zhong)最為(wei)困難之(zhi)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(jing)間腐蝕。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。
鐵素(su)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)脆化(hua)(hua),是(shi)(shi)這類鋼(gang)(gang)使用受到限制的(de)(de)(de)主要原因(yin)。鐵素(su)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)脆化(hua)(hua),主要的(de)(de)(de)問題是(shi)(shi)同質焊(han)縫及(ji)熱影響(xiang)區在焊(han)接(jie)(jie)過(guo)程(cheng)中碳、氮(dan)化(hua)(hua)合物析(xi)出和(he)晶粒(li)長大(da)的(de)(de)(de)作用,特別是(shi)(shi)碳、氮(dan)化(hua)(hua)合物的(de)(de)(de)析(xi)出,而(er)且(qie)幾乎不可能通過(guo)熱處理加以(yi)消除。而(er)高(gao)純度(du)(du)鐵素(su)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)在很大(da)程(cheng)度(du)(du)上(shang)消除了焊(han)縫及(ji)熱影響(xiang)區中的(de)(de)(de)碳、氮(dan)化(hua)(hua)合物,極(ji)大(da)地改善了焊(han)接(jie)(jie)性,其焊(han)接(jie)(jie)結構得到越(yue)(yue)來越(yue)(yue)廣(guang)泛的(de)(de)(de)使用。
晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)是普通(tong)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)又一主要問題(ti)。由于碳(tan)(tan)、氮在(zai)(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)溶解(jie)度很低,在(zai)(zai)950℃以(yi)后迅(xun)速析(xi)出(chu)。因此(ci),同質焊(han)材的(de)(de)焊(han)縫和熱影響(xiang)區在(zai)(zai)焊(han)后冷卻過程中就會(hui)析(xi)出(chu)碳(tan)(tan)、氮化(hua)合物,除了引起(qi)(qi)脆化(hua)外還會(hui)引起(qi)(qi)晶(jing)界貧鉻和提高晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)敏感(gan)性,在(zai)(zai)強氧化(hua)介質中發生(sheng)晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。與奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)不(bu)(bu)同的(de)(de)是鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)敏化(hua)溫度較高,在(zai)(zai)950℃以(yi)上。因此(ci),在(zai)(zai)熱影響(xiang)區產生(sheng)晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)部位更靠近熔合線。鉻在(zai)(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)擴(kuo)散速度遠比在(zai)(zai)奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中快,所(suo)以(yi)只需(xu)700℃~900℃的(de)(de)范(fan)圍內短時間(jian)(jian)保溫,使鉻向(xiang)貧鉻區擴(kuo)散,即可消(xiao)除碳(tan)(tan)、氮化(hua)合物析(xi)出(chu)引起(qi)(qi)的(de)(de)晶(jing)界貧鉻,恢復焊(han)接接頭(tou)的(de)(de)耐腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性能。