鐵素體不銹鋼管一般不含鎳,主要合金元素是鉻,并含有相當低的碳,還常含有如鋁等鐵素體形成元素,可以保證鋼的組織主要是鐵素體。其鉻含量(質量分數)一般在12%~30%,碳含量(質量分數)大多低于0.12%。鐵(tie)素體不(bu)銹鋼除具有不銹性和耐局部腐蝕性之外,其耐氯化物應力腐蝕、耐點蝕、耐縫隙腐蝕等局部腐蝕性能優良,這是鐵素體不銹鋼管的主要特點。
鐵(tie)素體(ti)(ti)不銹鋼管的主要缺(que)點(dian)是室溫(wen)和低(di)溫(wen)韌性差,缺(que)口(kou)敏感性高(gao),對晶(jing)間腐(fu)蝕比(bi)較敏感。這些(xie)缺(que)點(dian)影響了鐵(tie)素體(ti)(ti)不銹鋼的廣泛應用(yong),而且(qie)其(qi)產(chan)量也比(bi)較低(di)。
近幾十(shi)年來(lai),隨著冶煉新技術(shu)的(de)出(chu)現(xian),鐵(tie)素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)性能有所改善,發展了(le)許多(duo)焊(han)接(jie)性好(hao),加工性能優良的(de)新鋼(gang)種(zhong)。在(zai)(zai)GB/T1220-92標(biao)準中鐵(tie)素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)僅有8種(zhong),而在(zai)(zai)GB/T 20878-2007標(biao)準中鐵(tie)素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)有18種(zhong)。
在(zai)(zai)使用(yong)(yong)狀態下以鐵(tie)素體組織為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)不(bu)銹鋼(gang)(gang)管,鉻含量(liang)在(zai)(zai)11%~30%,具有(you)(you)體心(xin)立(li)方晶體結構。這類鋼(gang)(gang)一般不(bu)含鎳,有(you)(you)時還含有(you)(you)少量(liang)的(de)(de)(de)Mo、Ti、Nb等(deng)元(yuan)素,這類鋼(gang)(gang)具熱導率大(da)、膨脹系數小(xiao)、抗氧化性(xing)(xing)好、抗應(ying)力腐(fu)蝕優良等(deng)特點(dian),多(duo)用(yong)(yong)于制造耐大(da)氣(qi)、水蒸氣(qi)、水及氧化性(xing)(xing)酸(suan)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)零部(bu)件。這類鋼(gang)(gang)存在(zai)(zai)有(you)(you)塑性(xing)(xing)差、焊后塑性(xing)(xing)和(he)耐蝕性(xing)(xing)明顯降低等(deng)缺點(dian),因(yin)而限制了它的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)。爐外(wai)精(jing)煉技(ji)術(AOD或(huo)VOD)的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)可使碳、氮等(deng)間隙元(yuan)素大(da)大(da)降低,因(yin)此使這類鋼(gang)(gang)獲得廣泛應(ying)用(yong)(yong)。多(duo)用(yong)(yong)于建筑內裝飾、重油燃燒器部(bu)件、家庭用(yong)(yong)具、家用(yong)(yong)電器部(bu)件。
鐵素體不銹鋼是以Cr為主要合金元素,Cr含量在10.5%~30%范圍,C含量≤0.20%,大多數碳含量在0.12%以下。此類鋼具有體心立方晶格(即鐵素體)組織,有磁性。純鐵素體不銹鋼在加熱和冷卻過程中沒有相變,因此,無法通過熱處理方法使它強化。鐵素體應變硬化速度低并在冷作后降低塑性,因此,鐵素體不銹鋼也不靠冷作強化。在各類不銹鋼中,此類鋼熱導率最高,膨脹系數較小,此類鋼的耐蝕性隨鋼中Cr量增加而提高,隨鋼中加入Mo、Si、Al、Ti、Nb、S、Se等賦予鋼不同的特性。鐵素體不銹鋼有中等至優異的耐蝕性。如06Cr13Al(405),06Cr11Ti(409)耐大氣腐蝕,10Cr17(430)耐中等氧化性酸和有機酸腐蝕,019Cr19Mo2NbTi(444),16Cr25N(446)耐酸堿腐蝕,特別在氯化物介質中,在海水中有良好的耐局部腐蝕性。
鋼中C與N含量較高的所謂普通純度的高Cr([Cr]15%~16%)鐵素體不銹鋼,在化工防腐蝕的應用中,長期以來受到極大的限制,主要是由于它們的脆性轉變溫度高(在室溫以上)≥900℃加熱(如焊接)會出現晶粒長大引起的脆性和晶間腐蝕敏感性;在550~750℃和475℃左右長期停留會出現。相脆性和475℃脆性。但是近20年來,由于冶煉技術的發展,出現了低C、N([C+N([C+N](350~450)x10-6)×10-6)和超低C、N([C+N]≤300×10-6)以及高純 ([C+N]≤150×10-6)鐵素體不銹鋼。當鋼材截面尺寸選擇適宜(尺寸效應)和熱處理、冷卻速度控制正確(冷卻速度效應)時,鐵素體不銹鋼可以廣泛使用(包括焊接部件)而不會出現普通鐵素體不銹鋼所存在的問題。
鐵(tie)素體不(bu)銹鋼大致(zhi)可分(fen)成三類。
①. 低(di)鉻(ge)鐵素體不銹鋼
Cr含量(liang)為11%~14%鐵素體(ti)不銹鋼屬(shu)于此(ci)類,包括將碳量(liang)降至0.03%以下,以減少(shao)γ相的(de)(de)生成量(liang)的(de)(de)022Cr13(410L);碳量(liang)≤0.08%、加入(ru)0.2%A1的(de)(de)06Cr13A1(405);碳量(liang)≤0.08%、加入(ru)Ti的(de)(de)06Cr11Ti(409)和022Cr11Ti(409L)等。
06Cr11Ti和022Cr11Ti是(shi)低(di)鉻(ge)鐵素體不銹鋼中(zhong)的(de)一(yi)種,鉻(ge)含量10.5%~11.75%。它(ta)(ta)們(men)具(ju)有良好的(de)成(cheng)形性(xing)(xing)、經濟性(xing)(xing)、耐蝕(shi)性(xing)(xing)、抗氧化性(xing)(xing)等綜合性(xing)(xing)能。它(ta)(ta)們(men)的(de)典(dian)型用(yong)途是(shi)汽車(che)排(pai)氣系統相關部(bu)件。
②. 中鉻(ge)鐵素體不銹鋼(gang)
Cr含(han)量為14%~22%鐵素體(ti)不銹鋼(gang)屬于此類,包括僅含(han)Cr的和添加Mo、Ti元素的10Cr17(430),022Cr18Ti(430L),019Cr19Mo2NbTi(444)等(deng)。
③.高鉻鐵素(su)體不銹鋼
Cr含量23%~32%鐵素體不銹鋼屬此類,包括(kuo)超低(di)碳、氮(dan)和高純,添加Mo、Ti、Nb的不銹鋼管,如008Cr27Mo等(deng)。