鐵素體不銹鋼的熱膨脹系數與碳鋼相近,比奧氏體不銹鋼小,再加之磷、硫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(gang)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)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)為(wei)Fe-Cr-C三(san)元合(he)金,由(you)碳以(yi)及諸如Al、Nb、Mo及Ti等(deng)添加元素(su)來(lai)防止在焊接(jie)受熱(re)過(guo)程(cheng)(cheng)中形(xing)成奧氏(shi)體(ti)。因(yin)此,鐵(tie)索(suo)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在焊后冷卻過(guo)程(cheng)(cheng)中不(bu)會出現(xian)奧氏(shi)體(ti)向馬(ma)氏(shi)體(ti)轉(zhuan)變的(de)淬硬(ying)現(xian)象(xiang)。但(dan)焊接(jie)熱(re)所形(xing)成的(de)熱(re)影響區近縫帶(dai),由(you)于(yu)高溫而促成鐵(tie)素(su)體(ti)晶粒粗大,明(ming)顯(xian)地降低了接(jie)頭的(de)韌性,并且(qie)不(bu)可能(neng)直接(jie)用熱(re)處理的(de)方法來(lai)改善。這就是鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊接(jie)中最為(wei)困難之處。
現在(zai)(zai)鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)不銹鋼已發展(zhan)到(dao)了(le)第三代(dai)(dai)品種。第一(yi)代(dai)(dai)是(shi)完全依(yi)靠鉻作為(wei)(wei)(wei)鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)穩定元素(su)(su)(su),而(er)含碳量(liang)又偏高(gao),因此在(zai)(zai)焊(han)接(jie)之(zhi)后若不再進行熱處理,必然會產生晶間(jian)腐蝕。而(er)且這(zhe)第一(yi)代(dai)(dai)鋼的(de)(de)(de)韌(ren)性(xing)(xing)都偏低,其代(dai)(dai)表性(xing)(xing)鋼號為(wei)(wei)(wei)10Cr17(430)及(ji) 16Cr2N(446).第二代(dai)(dai)品種為(wei)(wei)(wei)06Cr13Al(405)與06Cr11Ti(409),其中鉻與碳含量(liang)下降,增加(jia)了(le)強(qiang)烈的(de)(de)(de)鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)形(xing)成劑(ji),如06Cr13A1(405)中加(jia)人 Al,06Cr11Ti(409)加(jia)入鈦(tai)。第二代(dai)(dai)鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)不銹鋼除了(le)在(zai)(zai)韌(ren)性(xing)(xing)方面與第一(yi)代(dai)(dai)相差不大(da)(da)之(zhi)外,在(zai)(zai)工藝性(xing)(xing)能、固碳(Ti及(ji)Nb與碳反應形(xing)成TiC及(ji)NbC)以減(jian)少固溶體(ti)(ti)中碳含量(liang)、耐腐蝕性(xing)(xing)方面,以及(ji)在(zai)(zai)降低成本上,皆比上一(yi)代(dai)(dai)優越。第三代(dai)(dai)的(de)(de)(de)鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)不銹鋼,則以改進冶(ye)(ye)煉方法(fa)來(lai)生產超低碳和超低氮含量(liang)的(de)(de)(de)、可用(yong)大(da)(da)噸位(wei)爐子冶(ye)(ye)煉的(de)(de)(de)、采用(yong)較少間(jian)隙(xi)固溶元素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)鋼種,以444(18Cr-2Mo)與26-1(26Cr-1Mo)為(wei)(wei)(wei)代(dai)(dai)表。當(dang)這(zhe)些鋼中再加(jia)入強(qiang)烈碳化(hua)物形(xing)成劑(ji),如鈦(tai)與鈮,則可在(zai)(zai)焊(han)后不進行熱處理,也(ye)不會有晶間(jian)腐蝕出現。此外,第三代(dai)(dai)鋼的(de)(de)(de)韌(ren)性(xing)(xing)大(da)(da)大(da)(da)改善,對點狀(zhuang)腐蝕也(ye)具有良好的(de)(de)(de)抵抗(kang)能力(li)(li),包括抗(kang)應力(li)(li)腐蝕能力(li)(li)。
鐵素體不銹鋼焊接接頭的脆化,是這類鋼使用受到限制的主要原因。鐵素體不銹鋼焊接接頭的脆化,主要的問題是同質焊縫及熱影響區,在焊接過程中碳、氮(dan)化合物析出和晶粒長大的作用,特別是碳(tan)、氮化合物的析出,而且幾乎不可能通過熱處理加以消除。而高線度鐵素體不銹鋼在很大程度上消除了焊縫及熱影響區中的碳(tan)、氮化合物,極大地改善了焊接性,其焊接結構得到靜越一運的使用。
晶間腐蝕是普通鐵素體不銹鋼的又一主要問題。由于碳、氮在鐵素體不銹鋼中的溶解度很低,在950℃以后迅速析出。因此,同質焊材的焊縫和熱影響區在焊后冷卻過程中就會析出碳、氮(dan)化合物,除了引起脆化外還會引起晶界貧鉻和提高晶間腐蝕敏感性,在強氧化介質中發生晶間腐蝕。與奧氏體不銹鋼不同的是鐵素體不銹鋼的敏化溫度較高(950℃以上),因此,在熱影響區產生晶間腐蝕的部位更靠近熔合線。鉻在鐵素體不銹鋼中的擴散速度,遠比在奧氏體不銹鋼中快。所以,只需在700~900℃范圍內短時間保溫,使鉻向貧鉻區擴散,即可消除碳、氮化合物析出引起的晶界貧鉻,恢復焊接接頭的耐腐蝕性能。

