鐵素體不銹(xiu)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%。鐵素體不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)素體不銹(xiu)鋼管(guan)的主要缺(que)點是(shi)室溫(wen)和(he)低(di)溫(wen)韌性差(cha),缺(que)口敏(min)感(gan)性高,對晶間腐蝕比較(jiao)敏(min)感(gan)。這(zhe)些缺(que)點影響了鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼的廣泛應(ying)用,而(er)且(qie)其產量也比較(jiao)低(di)。
近幾十年(nian)來(lai),隨著(zhu)冶煉(lian)新(xin)技(ji)術的出現,鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的性能有(you)所改善,發展了(le)許(xu)多焊接(jie)性好,加工性能優良(liang)的新(xin)鋼(gang)種(zhong)。在(zai)GB/T1220-92標(biao)準中鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)僅有(you)8種(zhong),而在(zai)GB/T 20878-2007標(biao)準中鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)有(you)18種(zhong)。
在使(shi)用(yong)(yong)(yong)狀態下以鐵(tie)素體(ti)(ti)組(zu)織為主的(de)(de)不(bu)銹鋼管(guan),鉻含量(liang)在11%~30%,具有體(ti)(ti)心(xin)立方晶體(ti)(ti)結構。這(zhe)類(lei)(lei)鋼一般不(bu)含鎳(nie),有時(shi)還含有少(shao)量(liang)的(de)(de)Mo、Ti、Nb等元(yuan)(yuan)素,這(zhe)類(lei)(lei)鋼具熱導(dao)率(lv)大(da)、膨脹系數(shu)小、抗氧化性好、抗應力(li)腐(fu)蝕優良等特點(dian),多用(yong)(yong)(yong)于制造耐大(da)氣、水(shui)蒸氣、水(shui)及氧化性酸腐(fu)蝕的(de)(de)零部件。這(zhe)類(lei)(lei)鋼存在有塑性差、焊后塑性和(he)耐蝕性明(ming)顯(xian)降(jiang)低等缺點(dian),因而限制了它的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)。爐外精煉(lian)技術(AOD或VOD)的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)可使(shi)碳、氮等間隙元(yuan)(yuan)素大(da)大(da)降(jiang)低,因此(ci)使(shi)這(zhe)類(lei)(lei)鋼獲得廣泛應用(yong)(yong)(yong)。多用(yong)(yong)(yong)于建筑內裝飾、重油燃燒器部件、家庭用(yong)(yong)(yong)具、家用(yong)(yong)(yong)電器部件。
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。
鐵素體不(bu)銹鋼大致可分成(cheng)三類。
①. 低鉻鐵素體(ti)不銹鋼
Cr含量(liang)為11%~14%鐵素(su)體(ti)不(bu)銹鋼屬于(yu)此類,包括(kuo)將碳(tan)量(liang)降(jiang)至0.03%以下,以減少γ相的生成量(liang)的022Cr13(410L);碳(tan)量(liang)≤0.08%、加入0.2%A1的06Cr13A1(405);碳(tan)量(liang)≤0.08%、加入Ti的06Cr11Ti(409)和022Cr11Ti(409L)等。
06Cr11Ti和022Cr11Ti是低鉻鐵素體不銹鋼中的(de)一種,鉻含(han)量10.5%~11.75%。它們(men)具有良好(hao)的(de)成形性(xing)(xing)(xing)、經濟性(xing)(xing)(xing)、耐蝕性(xing)(xing)(xing)、抗(kang)氧化(hua)性(xing)(xing)(xing)等綜合性(xing)(xing)(xing)能。它們(men)的(de)典(dian)型用途是汽車(che)排氣系統相關部件(jian)。
②. 中(zhong)鉻鐵素體不(bu)銹鋼
Cr含量為(wei)14%~22%鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼屬(shu)于此類,包(bao)括僅含Cr的(de)和添加Mo、Ti元(yuan)素(su)的(de)10Cr17(430),022Cr18Ti(430L),019Cr19Mo2NbTi(444)等。
③.高鉻(ge)鐵素體不(bu)銹鋼
Cr含量23%~32%鐵素體不銹鋼(gang)屬此類,包括超低(di)碳、氮和高純,添加Mo、Ti、Nb的不銹鋼(gang)管(guan),如008Cr27Mo等。