以不銹性、耐蝕性為主要特性,且鉻的質量分數至少為10.5%,其基體以體心立方晶體結構的鐵素體組織(α相)為主,有磁性,一般不能通過熱處理硬化,但冷加工可使其輕微強化的不銹鋼,稱為鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼。
鐵素體不銹鋼管是以鉻為主要合金元素,一般不含鎳(極個別含少量鎳),這類鋼含有相當低的碳,一般低于0.12%(質量分數),還常含有鋁等鐵素體形成元素,該類鋼為單相鐵素體組織,沒有相變。其典型的代表鋼種是10Cr17。
鐵素(su)體(ti)不銹鋼管在具有強(qiang)烈腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)介質中具有良好的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)和(he)抗(kang)氧化性(xing)(xing),這類鋼可以抵抗(kang)硝酸(suan)、熱磷(lin)酸(suan)與亞氯(lv)酸(suan)等(deng)(deng)強(qiang)烈腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)溶(rong)液的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)。而且耐(nai)氯(lv)化物應力腐(fu)(fu)蝕(shi)、耐(nai)點(dian)蝕(shi)、耐(nai)縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi)等(deng)(deng)局部腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)優(you)良。鐵素(su)體(ti)不銹鋼在含(han)微量氯(lv)離(li)子和(he)氧的(de)(de)熱水和(he)高(gao)溫水的(de)(de)介質中,以及(ji)在苛性(xing)(xing)鈉的(de)(de)溶(rong)液中,也(ye)表現出(chu)優(you)異(yi)的(de)(de)耐(nai)應力腐(fu)(fu)蝕(shi)開裂性(xing)(xing)能(neng)。隨著(zhu)鉻(ge)含(han)量的(de)(de)增加,其耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)也(ye)增加。
與用量最大的鉻鎳奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼相比,鐵素體不銹鋼不含鎳或含少量鎳,是節鎳型不銹鋼,其價格較鉻鎳奧氏體不銹鋼管低;鐵素體不銹鋼管強度高,冷加工硬化傾向較低,熱導率為鉻鎳奧氏體不銹鋼管(guan)的130%~150%,線膨脹系數僅為鉻鎳奧氏體不銹鋼管(guan)的60%~70%。
但鐵素體不銹鋼管也存在一些缺陷,突出地表現在它們的室溫、低溫韌性差,缺口敏感性高,對晶間腐蝕比較敏感等方面,影響了鐵素體不銹鋼管的使用,其產量也比較低。而且這些缺點隨著鐵素體不銹鋼斷面尺寸的增加、冷卻速度的變慢和焊接的熱影響而更加強烈地顯示出來。
鐵素體不銹鋼管在焊接時無淬火硬化現象,加熱大于950℃,焊縫及熱影響區晶粒嚴重粗大,而且無法用焊后熱處理來細化晶粒。鐵素體不銹鋼的塑性和韌性都很低,焊接性較差,又由于焊縫及熱影響區晶粒粗大,容易出現475℃脆性、高溫脆性及σ相析出所引起的焊接裂紋,因此要采用小線能量焊接工藝規范,防止晶粒粗大。焊接時應先將工件在70~100℃預熱,通常采用奧氏體不銹鋼焊條焊接,焊接時要特別關注在400~600℃和650~850℃溫度區間的加熱和冷卻速度,避免475℃脆性和σ相析出脆性。焊后作750~800℃退火處理以改善塑性,提高耐蝕性。
鐵(tie)(tie)素體不銹鋼(gang)的(de)鑄造(zao)性(xing)能較差,鑄造(zao)收(shou)縮率一般為1.4%~1.6%,鑄造(zao)時晶粒粗大。鉻含量很高(gao)的(de)鐵(tie)(tie)素體不銹鋼(gang),如(ru)2GCr28鋼(gang)鑄造(zao)時,鑄件的(de)熱裂傾向性(xing)大。
鐵(tie)素(su)(su)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)鍛(duan)造性能較(jiao)好。與奧氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)相比(bi),鐵(tie)素(su)(su)體(ti)鋼(gang)的(de)再(zai)(zai)結(jie)(jie)晶(jing)速度(du)(du)較(jiao)高,再(zai)(zai)結(jie)(jie)晶(jing)溫(wen)度(du)(du)較(jiao)低,因此在塑性變(bian)(bian)形(xing)過程中晶(jing)粒(li)(li)長(chang)大的(de)傾向較(jiao)大;鍛(duan)造的(de)上限(xian)溫(wen)度(du)(du)應(ying)嚴格限(xian)制(zhi),一般鐵(tie)素(su)(su)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)始鍛(duan)溫(wen)度(du)(du)為(wei)1040~1120℃。為(wei)了獲(huo)得細晶(jing)粒(li)(li)組織和(he)防止脆性,應(ying)恰當地控(kong)制(zhi)變(bian)(bian)形(xing)量(liang)和(he)終鍛(duan)溫(wen)度(du)(du),細化(hua)晶(jing)粒(li)(li)所必須的(de)最小變(bian)(bian)形(xing)量(liang)隨溫(wen)度(du)(du)而(er)定,700℃時約(yue)為(wei)5%,800~900℃時約(yue)為(wei)10%~15%,最后一次(ci)鍛(duan)打的(de)壓縮(suo)量(liang)不(bu)(bu)(bu)應(ying)低于12%~20%,而(er)終鍛(duan)溫(wen)度(du)(du)不(bu)(bu)(bu)高于800℃。為(wei)了避免因溫(wen)度(du)(du)過低而(er)產生冷作硬化(hua),終鍛(duan)溫(wen)度(du)(du)不(bu)(bu)(bu)應(ying)低于705℃。某廠制(zhi)訂的(de)鍛(duan)造工藝的(de)終鍛(duan)溫(wen)度(du)(du)為(wei)705~790℃,作者(zhe)認為(wei)還是比(bi)較(jiao)合理的(de)。
由于鐵素體不銹鋼管導熱性差,當表面缺陷用砂輪清理時,局部過熱可以引起裂紋,需要用風鏟清理或剝皮的方法去除表面缺陷。
鐵素體不銹鋼管具有良好的切削加工性能,含硫和硒的易切削鐵素體不銹鋼,切削性能更佳。但鉻含量較高的鐵素體不銹鋼(如w(Cr)=25%~30%)),切削加工比較困難。
特別要提出的是,鐵素體不銹鋼管熱導率較低,在切削加工時容易出現局部過熱的現象,會使刀具切削刃加速損壞,為此可采用大型刀具并用切削液冷卻。
鐵素體不銹鋼在管一定溫度范圍內加熱和冷卻時不發生相變,因此不能通過熱處理來強化。其熱處理的目的,一是為了消除冷變形加工和焊接時所產生的內應力,改善加工性能;其次是通過熱處理消除鑄件在凝固時所產生的偏析,獲得單一的、均勻化的鐵素體組織,以及消除在焊接過程中所形成的相變產物和475℃脆性。