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,稱為鐵素體(ti)不(bu)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。
鐵素體不銹鋼(gang)管在(zai)具有強烈腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)的(de)介質中(zhong)具有良好的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)和抗(kang)氧(yang)化性(xing),這類鋼(gang)可以(yi)抵抗(kang)硝(xiao)酸(suan)(suan)、熱(re)磷酸(suan)(suan)與亞氯(lv)酸(suan)(suan)等強烈腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)溶液(ye)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。而且耐(nai)(nai)氯(lv)化物(wu)應力腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)、耐(nai)(nai)點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)、耐(nai)(nai)縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)等局部腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)能優良。鐵素體不銹鋼(gang)在(zai)含微量氯(lv)離子和氧(yang)的(de)熱(re)水和高溫水的(de)介質中(zhong),以(yi)及在(zai)苛(ke)性(xing)鈉的(de)溶液(ye)中(zhong),也(ye)表現出優異(yi)的(de)耐(nai)(nai)應力腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)開裂性(xing)能。隨著(zhu)鉻含量的(de)增(zeng)加,其耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)也(ye)增(zeng)加。
與用量最大的鉻鎳奧氏體(ti)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(tie)素(su)體不銹(xiu)鋼的鑄造性能(neng)較(jiao)差(cha),鑄造收縮(suo)率一(yi)般為1.4%~1.6%,鑄造時(shi)(shi)晶粒粗大(da)。鉻含量很高的鐵(tie)素(su)體不銹(xiu)鋼,如2GCr28鋼鑄造時(shi)(shi),鑄件的熱裂傾向(xiang)性大(da)。
鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)鍛(duan)造性能較(jiao)(jiao)好。與奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)相比,鐵素體(ti)鋼(gang)(gang)的(de)再(zai)結(jie)(jie)晶(jing)速(su)度(du)較(jiao)(jiao)高(gao),再(zai)結(jie)(jie)晶(jing)溫(wen)(wen)度(du)較(jiao)(jiao)低(di)(di),因此在塑性變形(xing)過(guo)程(cheng)中晶(jing)粒長大(da)的(de)傾向(xiang)較(jiao)(jiao)大(da);鍛(duan)造的(de)上(shang)限溫(wen)(wen)度(du)應嚴格限制,一般鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)始鍛(duan)溫(wen)(wen)度(du)為(wei)1040~1120℃。為(wei)了獲得細晶(jing)粒組織和防止脆性,應恰當地控制變形(xing)量(liang)(liang)和終(zhong)(zhong)鍛(duan)溫(wen)(wen)度(du),細化(hua)晶(jing)粒所必(bi)須的(de)最小(xiao)變形(xing)量(liang)(liang)隨溫(wen)(wen)度(du)而定,700℃時約(yue)為(wei)5%,800~900℃時約(yue)為(wei)10%~15%,最后一次鍛(duan)打的(de)壓縮(suo)量(liang)(liang)不(bu)(bu)應低(di)(di)于12%~20%,而終(zhong)(zhong)鍛(duan)溫(wen)(wen)度(du)不(bu)(bu)高(gao)于800℃。為(wei)了避免因溫(wen)(wen)度(du)過(guo)低(di)(di)而產生冷(leng)作硬(ying)化(hua),終(zhong)(zhong)鍛(duan)溫(wen)(wen)度(du)不(bu)(bu)應低(di)(di)于705℃。某廠制訂的(de)鍛(duan)造工(gong)藝的(de)終(zhong)(zhong)鍛(duan)溫(wen)(wen)度(du)為(wei)705~790℃,作者認(ren)為(wei)還是比較(jiao)(jiao)合理(li)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(guan)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(guan)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。