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(tie)(tie)素(su)體不銹鋼管在(zai)(zai)具(ju)(ju)有強烈(lie)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)的介(jie)(jie)質中(zhong)具(ju)(ju)有良好的耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)和(he)抗氧化性(xing),這類(lei)鋼可以(yi)抵(di)抗硝(xiao)酸、熱(re)磷酸與亞氯酸等強烈(lie)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)溶(rong)液的腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。而且(qie)耐(nai)(nai)(nai)氯化物應力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、耐(nai)(nai)(nai)點蝕(shi)(shi)(shi)、耐(nai)(nai)(nai)縫隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)等局部(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)優良。鐵(tie)(tie)素(su)體不銹鋼在(zai)(zai)含微(wei)量(liang)氯離(li)子和(he)氧的熱(re)水(shui)和(he)高溫水(shui)的介(jie)(jie)質中(zhong),以(yi)及在(zai)(zai)苛性(xing)鈉(na)的溶(rong)液中(zhong),也表現(xian)出優異的耐(nai)(nai)(nai)應力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)開裂性(xing)能(neng)。隨著鉻含量(liang)的增加,其耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)也增加。
與用量最大的鉻鎳奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)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)素體不(bu)銹(xiu)鋼的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)性能較差(cha),鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)收縮率一般為1.4%~1.6%,鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)時晶粒粗(cu)大。鉻含量很高的(de)鐵(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼,如(ru)2GCr28鋼鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)時,鑄(zhu)(zhu)(zhu)件的(de)熱(re)裂傾向性大。
鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)不銹鋼的(de)(de)鍛造(zao)性(xing)能(neng)較(jiao)好。與(yu)奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼相比,鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)鋼的(de)(de)再結晶(jing)(jing)速度(du)(du)較(jiao)高(gao),再結晶(jing)(jing)溫(wen)度(du)(du)較(jiao)低(di)(di),因此在(zai)塑性(xing)變形過(guo)程中晶(jing)(jing)粒(li)長大的(de)(de)傾向較(jiao)大;鍛造(zao)的(de)(de)上(shang)限(xian)溫(wen)度(du)(du)應(ying)嚴格限(xian)制(zhi),一(yi)般鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)不銹鋼的(de)(de)始鍛溫(wen)度(du)(du)為(wei)(wei)1040~1120℃。為(wei)(wei)了獲得細晶(jing)(jing)粒(li)組織(zhi)和(he)防止脆性(xing),應(ying)恰當(dang)地控制(zhi)變形量和(he)終(zhong)(zhong)鍛溫(wen)度(du)(du),細化晶(jing)(jing)粒(li)所必須的(de)(de)最(zui)小變形量隨溫(wen)度(du)(du)而定,700℃時約(yue)為(wei)(wei)5%,800~900℃時約(yue)為(wei)(wei)10%~15%,最(zui)后(hou)一(yi)次(ci)鍛打的(de)(de)壓(ya)縮量不應(ying)低(di)(di)于(yu)12%~20%,而終(zhong)(zhong)鍛溫(wen)度(du)(du)不高(gao)于(yu)800℃。為(wei)(wei)了避免因溫(wen)度(du)(du)過(guo)低(di)(di)而產(chan)生冷作(zuo)(zuo)硬(ying)化,終(zhong)(zhong)鍛溫(wen)度(du)(du)不應(ying)低(di)(di)于(yu)705℃。某廠(chang)制(zhi)訂的(de)(de)鍛造(zao)工藝(yi)的(de)(de)終(zhong)(zhong)鍛溫(wen)度(du)(du)為(wei)(wei)705~790℃,作(zuo)(zuo)者認為(wei)(wei)還是比較(jiao)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。