鐵素體不銹鋼在加熱冷卻時都沒有αγ轉變,始終保持鐵素體組織。這類鋼含鉻量較高,為17%~28%,主要是作為熱穩定鋼,也可作為耐蝕鋼。鐵素體不銹鋼由于不含鎳,生產制造成本要比奧氏體不銹鋼低,但其熱穩定性和耐蝕性在有些情況下,比奧氏體不銹鋼還要好,特別是耐氯離子腐蝕。因此,大力推廣鐵素體不銹鋼的應用,不但可以降低成本,而且還能節約寶貴的鎳資源。這樣看來,使用鐵素體不銹鋼不僅可以節約鎳,而且還是在許多特殊使用環境中的最佳選材。
一、傳統的鐵素體不銹鋼
鐵素體不銹鋼是含鉻11%~30%的Fe-Cr合金(傳統鐵素體)或Fe-Cr-Mo合金(超鐵素體),加入鉬的目的是為了提高不銹鋼的耐點蝕能力。傳統鐵素體不銹鋼是400系列,可磁化。典型的傳統鐵素體不銹鋼牌號見表1-6。高鉻鐵素體不銹鋼具有很好的耐蝕性能,包括耐氯離子應力腐蝕;鐵素體不銹鋼抗氧化能力也很好,如446不銹鋼。當鐵素體不銹鋼中加人鋁或稀土元素時,其抗氧化能力會大大提高。熱處理不能提高鐵素體不銹鋼硬度。盡管具有相同耐腐蝕能力,鐵素體不銹鋼成本要比奧氏體不銹鋼低,但鐵素體不銹鋼的應用還是不如奧氏體不銹鋼應用得普遍。其原因是:鐵素體不銹鋼的成型性能差,韌性差,可焊性差。為了改善鐵素體不銹鋼焊縫的延伸性能,焊接430(1Cr17)、446不銹鋼時,有時選用奧氏體不銹鋼焊條或奧氏體不銹鋼填充材料,這樣雖解決了延伸性問題,但卻降低了焊縫的抗腐蝕能力。鐵素體不銹鋼有較高的導熱性能;較低的熱膨脹系數及較低的成本,因此,430(1Cr17)、443和446普遍應用于制造低壓容器、高溫熱交換器。444是一個新的鐵素體不銹鋼品種,含碳量比超低碳級還低,加入鈦或鈷可抗敏化,這個品種焊縫延伸性比傳統鐵素體不銹鋼好。
1Cr15(429) 該鋼具有良好的耐腐蝕性,其焊接性能比1Cr17(430)好,用于建筑內裝修或制造重油燃燒器部件、家用電器部件等。
1Cr17(430)當鋼中碳含量較高、鉻含量較低時有一定數量的珠光體。其室溫脆性較大。該鋼種在氧化性酸類溶液中有良好的耐腐蝕性,尤其在稀硝酸中,可用于制造生產硝酸用化工設備,如吸收塔、硝酸熱交換器、酸槽、輸送管道和儲罐,也可制造食品和釀造工業用容器、管道等。
二、新(舊)鐵素體不銹鋼
現在市場上的鐵素體不銹鋼分為兩大類,一類是新鐵素體不銹鋼,也叫超鐵素體不銹鋼;另一類是舊鐵素體不銹鋼,即傳統鐵素體不銹鋼,其組成與性能符合AISI標準,如表1-6所示。
三、 新(超)鐵素體不銹鋼
新(超)鐵素體不銹鋼開發背景 316不銹鋼被認為是最耐腐蝕的普通奧氏體不銹鋼,但是,它還是不耐海水腐蝕。盡管銅鎳合金、鎳基合金或鈦合金可以耐海水腐蝕,但是它們的價錢太高。因此,開發一種能耐海水腐蝕的低價格鋼材就很有必要,新(超)鐵素體不銹鋼就是在這種背景下開發出來的。在這類不銹鋼中,用鉬穩定鋼材表面的氧化膜。從1980年開始,高性能新(超)鐵素體不銹鋼開始在海水冷卻的蒸汽冷凝器中使用。
新(超)鐵素體不銹鋼是在鐵-鉻不銹鋼的化學組成中加入鉬,以改善其耐點蝕能力,加入鈦或鈮以改善其耐晶間腐蝕能力。新(超)鐵素體不銹鋼的最大優點是其耐氯離子應力腐蝕,耐其他腐蝕的性能也較好。在先進的冶煉技術應用以前,鐵素體不銹鋼有較高水平的填隙原子-碳和氮,所以其可加工性、韌性和抗蝕性能都受到限制。采用先進的冶煉技術(如AOD、VIM、VOD等)后,新的鐵素體不銹鋼含有高的鉻元素,低的填隙原子;在精煉階段,盡力降低填隙原子含量或加入鈦和鈮去束縛碳和氮原子。
四、合金化學組成
新(超)鐵素體不銹鋼含鉻高達29%,含鉬4%,有些品種含鎳3.5%,具有完整的鐵素體顯微結構,常用的新(超)準素體不銹鋼有18-SR(ARMCO)、18Cr-2Mo、26-1S、E-Brite26-129Cr-4Mo(Dupont)、UNS S44735、29Cr-4Mo-2Ni(Dupont)、UNS S44660等。
五、新(超)鐵素體不銹鋼的應用
新(超)鐵素體不銹鋼大量應用于電廠冷凝器、海水處理與含氯離子溶液的熱交換器中,18Cr-2Mo、Sea-Cure、E-Brite26-1和A129-4超鐵素體不銹鋼在石化工業、化學工業也得應用。因為E-Brite26-1含鉻量大,所以其在高溫狀態下抗氧化、耐硫化性能好,可用于空氣預熱、煙氣余熱回收等場合。