鐵素體不銹鋼的熱膨脹系數與碳鋼相近,比奧氏體不(bu)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,鐵素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(tie)素(su)(su)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)為(wei)鐵(tie)-鉻-碳三元(yuan)合金(jin),由(you)鉻以及諸如鋁、鈮(ni)、鉬(mu)及鈦等添加元(yuan)素(su)(su)來防止在焊(han)(han)接受熱(re)過程(cheng)中(zhong)形成(cheng)奧氏(shi)體。因此,鐵(tie)素(su)(su)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)在焊(han)(han)后冷卻過程(cheng)中(zhong)不(bu)(bu)會出現(xian)奧氏(shi)體向(xiang)馬氏(shi)體轉變的淬硬現(xian)象。但(dan)焊(han)(han)接熱(re)所形成(cheng)的熱(re)影(ying)響區近縫帶,由(you)于高溫(wen)而促成(cheng)鐵(tie)素(su)(su)體晶粒粗大(da),明顯地降低了接頭的韌性,并且不(bu)(bu)可能直接用熱(re)處(chu)理的方法(fa)來改(gai)善。這就是鐵(tie)素(su)(su)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)接中(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,必然會產生晶間(jian)腐蝕(shi)。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(su)體不銹鋼焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)脆(cui)化,是(shi)這類鋼使(shi)用受到限(xian)制的(de)主(zhu)要原因(yin)。鐵(tie)素(su)體不銹鋼焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)脆(cui)化,主(zhu)要的(de)問題是(shi)同質焊(han)(han)(han)(han)縫及熱(re)影響區在(zai)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)過程(cheng)中(zhong)碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)化合(he)物(wu)析(xi)出(chu)和晶粒長大(da)的(de)作用,特別是(shi)碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)化合(he)物(wu)的(de)析(xi)出(chu),而且幾乎(hu)不可能通過熱(re)處(chu)理加以消除(chu)。而高(gao)純度鐵(tie)素(su)體不銹鋼在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度上消除(chu)了焊(han)(han)(han)(han)縫及熱(re)影響區中(zhong)的(de)碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)化合(he)物(wu),極(ji)大(da)地(di)改善(shan)了焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)性(xing),其焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)結(jie)構得到越來越廣泛的(de)使(shi)用。
晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)是普通鐵(tie)素(su)體不(bu)(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)又一(yi)主要問題。由于碳(tan)(tan)、氮在(zai)(zai)鐵(tie)素(su)體不(bu)(bu)(bu)銹鋼中(zhong)的(de)(de)溶解度很低,在(zai)(zai)950℃以后迅速析(xi)出。因(yin)此(ci),同(tong)質(zhi)焊(han)材(cai)的(de)(de)焊(han)縫和熱(re)影響區在(zai)(zai)焊(han)后冷卻過程(cheng)中(zhong)就會析(xi)出碳(tan)(tan)、氮化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu),除了引(yin)起脆化(hua)(hua)(hua)外還會引(yin)起晶界(jie)貧(pin)鉻(ge)和提高(gao)(gao)晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)敏感性,在(zai)(zai)強氧化(hua)(hua)(hua)介(jie)質(zhi)中(zhong)發生(sheng)晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)。與奧(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)銹鋼不(bu)(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)是鐵(tie)素(su)體不(bu)(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)敏化(hua)(hua)(hua)溫度較高(gao)(gao),在(zai)(zai)950℃以上(shang)。因(yin)此(ci),在(zai)(zai)熱(re)影響區產生(sheng)晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)部位(wei)更靠近熔合(he)線。鉻(ge)在(zai)(zai)鐵(tie)素(su)體不(bu)(bu)(bu)銹鋼中(zhong)的(de)(de)擴(kuo)散速度遠比在(zai)(zai)奧(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)銹鋼中(zhong)快(kuai),所以只需700℃~900℃的(de)(de)范圍內短時間(jian)保(bao)溫,使鉻(ge)向貧(pin)鉻(ge)區擴(kuo)散,即可消除碳(tan)(tan)、氮化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)析(xi)出引(yin)起的(de)(de)晶界(jie)貧(pin)鉻(ge),恢復焊(han)接接頭的(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性能。