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(su)體不銹鋼。
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。
鐵素體不銹鋼(gang)管在具有強烈(lie)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)介質中(zhong)具有良好的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)和(he)抗氧化(hua)性(xing),這類鋼(gang)可以抵抗硝酸、熱(re)(re)磷酸與亞氯酸等(deng)強烈(lie)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)溶液(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。而且耐(nai)氯化(hua)物應力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)、耐(nai)點蝕(shi)、耐(nai)縫(feng)隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)等(deng)局部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)優(you)良。鐵素體不銹鋼(gang)在含(han)微量(liang)氯離(li)子和(he)氧的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)水和(he)高溫水的(de)(de)(de)(de)(de)介質中(zhong),以及在苛性(xing)鈉的(de)(de)(de)(de)(de)溶液(ye)中(zhong),也表(biao)現出優(you)異的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)應力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)開(kai)裂性(xing)能(neng)。隨(sui)著鉻含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)(jia),其耐(nai)蝕(shi)性(xing)也增加(jia)(jia)。
與用量最大的鉻鎳奧氏體不銹鋼相比,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的130%~150%,線膨脹系數僅為鉻鎳奧氏體不銹鋼管的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。
鐵素體不(bu)銹鋼(gang)的(de)鑄(zhu)造(zao)性能較(jiao)差,鑄(zhu)造(zao)收縮率一般(ban)為1.4%~1.6%,鑄(zhu)造(zao)時(shi)晶粒(li)粗大(da)。鉻含量(liang)很高的(de)鐵素體不(bu)銹鋼(gang),如2GCr28鋼(gang)鑄(zhu)造(zao)時(shi),鑄(zhu)件的(de)熱裂傾向性大(da)。
鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)鍛(duan)(duan)造性(xing)能(neng)較好。與奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)相(xiang)比,鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)鋼(gang)的(de)(de)再結晶(jing)(jing)(jing)速度(du)較高(gao),再結晶(jing)(jing)(jing)溫(wen)(wen)度(du)較低,因(yin)此在塑性(xing)變(bian)形過(guo)程中晶(jing)(jing)(jing)粒長大的(de)(de)傾向較大;鍛(duan)(duan)造的(de)(de)上限(xian)溫(wen)(wen)度(du)應(ying)嚴格限(xian)制(zhi),一(yi)(yi)般(ban)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)始鍛(duan)(duan)溫(wen)(wen)度(du)為(wei)(wei)(wei)1040~1120℃。為(wei)(wei)(wei)了獲得細(xi)晶(jing)(jing)(jing)粒組織和(he)(he)防止脆性(xing),應(ying)恰當地控制(zhi)變(bian)形量和(he)(he)終鍛(duan)(duan)溫(wen)(wen)度(du),細(xi)化晶(jing)(jing)(jing)粒所必(bi)須的(de)(de)最(zui)小變(bian)形量隨(sui)溫(wen)(wen)度(du)而定,700℃時約為(wei)(wei)(wei)5%,800~900℃時約為(wei)(wei)(wei)10%~15%,最(zui)后一(yi)(yi)次鍛(duan)(duan)打的(de)(de)壓縮量不(bu)應(ying)低于(yu)12%~20%,而終鍛(duan)(duan)溫(wen)(wen)度(du)不(bu)高(gao)于(yu)800℃。為(wei)(wei)(wei)了避免因(yin)溫(wen)(wen)度(du)過(guo)低而產生冷作(zuo)硬(ying)化,終鍛(duan)(duan)溫(wen)(wen)度(du)不(bu)應(ying)低于(yu)705℃。某廠制(zhi)訂(ding)的(de)(de)鍛(duan)(duan)造工藝的(de)(de)終鍛(duan)(duan)溫(wen)(wen)度(du)為(wei)(wei)(wei)705~790℃,作(zuo)者(zhe)認為(wei)(wei)(wei)還(huan)是比較合理的(de)(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。