鐵素體不銹鋼的熱膨脹系數與碳鋼相近,比奧氏體(ti)不銹鋼小,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(bu)銹(xiu)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。
鐵素體不銹鋼為鐵-鉻-碳(tan)三(san)元合(he)金(jin),由鉻以及(ji)諸如鋁、鈮、鉬及(ji)鈦等添(tian)加元素來防止(zhi)在焊接受(shou)熱(re)過(guo)程(cheng)中形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)奧氏(shi)體。因此,鐵素體不銹鋼在焊后冷卻過(guo)程(cheng)中不會出現奧氏(shi)體向馬氏(shi)體轉變的(de)淬硬現象。但焊接熱(re)所形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)熱(re)影響區近縫帶,由于(yu)高溫而促(cu)成(cheng)(cheng)(cheng)鐵素體晶粒(li)粗大,明顯(xian)地(di)降低了接頭的(de)韌(ren)性,并(bing)且不可能直(zhi)接用(yong)熱(re)處理的(de)方法來改善。這就是鐵素體不銹鋼焊接中最為困難之處。
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(tie)素(su)體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)脆化(hua)(hua),是這類鋼(gang)使(shi)用受到(dao)限制的(de)主要原(yuan)因。鐵(tie)素(su)體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)脆化(hua)(hua),主要的(de)問(wen)題是同質(zhi)焊(han)(han)縫(feng)及(ji)熱影響區在焊(han)(han)接(jie)(jie)過程中碳、氮化(hua)(hua)合(he)物析(xi)出和晶粒(li)長(chang)大的(de)作用,特別(bie)是碳、氮化(hua)(hua)合(he)物的(de)析(xi)出,而(er)且幾乎不(bu)(bu)可能通過熱處理加以消除(chu)。而(er)高純度鐵(tie)素(su)體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)在很大程度上(shang)消除(chu)了焊(han)(han)縫(feng)及(ji)熱影響區中的(de)碳、氮化(hua)(hua)合(he)物,極大地改善了焊(han)(han)接(jie)(jie)性,其焊(han)(han)接(jie)(jie)結構得到(dao)越(yue)來越(yue)廣泛(fan)的(de)使(shi)用。
晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)是普通(tong)鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)又一主要問題。由于碳(tan)、氮(dan)在(zai)(zai)鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)的(de)溶解度(du)很低,在(zai)(zai)950℃以后(hou)迅速析出(chu)。因此,同質焊材的(de)焊縫和熱(re)影(ying)響(xiang)區在(zai)(zai)焊后(hou)冷卻過程(cheng)中(zhong)就會析出(chu)碳(tan)、氮(dan)化合(he)(he)物,除了引(yin)起脆化外還會引(yin)起晶(jing)(jing)界貧鉻(ge)和提(ti)高晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)敏(min)感性,在(zai)(zai)強氧化介(jie)質中(zhong)發生(sheng)晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)。與(yu)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)不(bu)同的(de)是鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)敏(min)化溫度(du)較(jiao)高,在(zai)(zai)950℃以上(shang)。因此,在(zai)(zai)熱(re)影(ying)響(xiang)區產生(sheng)晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)部(bu)位更靠(kao)近熔合(he)(he)線。鉻(ge)在(zai)(zai)鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)的(de)擴散速度(du)遠比在(zai)(zai)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)快(kuai),所以只需700℃~900℃的(de)范圍內(nei)短時間保溫,使鉻(ge)向(xiang)貧鉻(ge)區擴散,即(ji)可消(xiao)除碳(tan)、氮(dan)化合(he)(he)物析出(chu)引(yin)起的(de)晶(jing)(jing)界貧鉻(ge),恢(hui)復(fu)焊接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)性能。

