鐵素體不銹鋼在加熱冷卻時都沒有α'γ'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。
高純Cr26Mo1是高純鐵素體不銹鋼發展最早的一種,它的性能特點是:①. 在含氯化物的環境中有良好的耐孔蝕,耐縫隙腐蝕性;②. 良好的耐氯化物應力腐蝕破裂性;③. 良好的耐晶間腐蝕性;④. 在廣泛的腐蝕環境中良好的耐蝕性;⑤. 焊后較好的韌性、延性。主要用作處理堿、有機酸、硝酸、漂白液、尿素和含氯化物冷卻水的設備。
一、化學成分
高純Cr26Mo1、S44629 不銹鋼的化學成分見表2-29。
三、力學性能
與Cr-Ni奧氏體不銹鋼相比,這種鋼屈服強度較高,延伸率較低。表2-30列出了此種鋼的室溫力學性能。表2-30和圖2-32指出了343~482℃時效后力學性能的變化。從表2-30和圖2-33中可知,高純Cr26Mo1、S44629 不銹鋼室溫有足夠的沖擊韌性;管材較板材有更高的塑性;橫、縱向性能沒有顯著的差別,這說明各向異性不明顯,但高純Cr26Mo1不銹鋼仍存在475℃脆性,最高長期使用溫度不得超過300℃。
高純鐵素體不銹鋼 Cr26Mo1 的脆性轉變溫度見圖 2-33 和 圖 2-34。可以看出,即使 C+N≤150 ppm,Cr26Mo1鋼的脆性轉變溫度仍受材料尺寸、冷卻速度的影響。這就是韌性的尺寸效應和冷卻速度效應,這些效應的存在主要是鐵素體不銹鋼中碳、氮溶解度極低,鋼中碳、氮化物易析出所致。此鋼種在工程上應用最大厚度不得超過6mm為宜(特別是承受動載荷的焊接件和設備)。
高純Cr26Mo1不銹鋼的高溫力學性能見圖2-35。溫度超過500~600℃,鋼的強度迅速下降,塑性顯著上升。
四、耐蝕性
表2-31列出高純Cr26Mo1、高純Cr30Mo2 以及316L不銹鋼在各種條件下腐蝕試驗的結果。
a.耐應力腐蝕
高純Cr26Mo1、S44629 不銹鋼有著優異的耐應力腐蝕破裂性能,特別在氯化物和含氧化劑的NaOH溶液中更為突出,例如表2-31所示,高純Cr26Mo1不銹鋼在42%MgCl2沸騰溶液中屈服應力為392MPa試驗1000小時也不會發生破裂。但是高純Cr26Mo1耐應力腐蝕破裂也是有條件的,例如在敏化態和中溫時效態,遭受不適宜冷加工以及承受過大的載荷應力時,也顯著降低鋼的耐應力腐蝕性能,從而產生應力腐蝕破裂。
b. 耐孔蝕、耐縫隙腐蝕性
高純Cr26Mo1、S44629 不銹鋼耐孔蝕、耐縫隙腐蝕性能優于316L不銹鋼,但由于其Mo含量較低,此鋼種不適用于耐海水腐蝕的一些場合(溫度低者除外)。
c. 耐無機酸的腐蝕
高純Cr26Mo1、S44629 不銹鋼不會析出碳化物,氯化物,因此不會形成貧Cr層,所以有特別優異的耐晶間腐蝕性能。在低濃度的鹽酸、硫酸中耐蝕性優于00Cr17Ni14Mo2等奧氏體不銹鋼,但是在高濃度的非氧化性的無機酸中,腐蝕率急劇增加,要特別小心。
d. 耐有機酸的腐蝕
高純Cr26Mo1、S44629 不銹鋼具有特別優異的耐有機酸腐蝕性能,對甲酸、乙酸及這些酸的混酸均顯示出優異的耐蝕性(見表2-32)。
e.耐堿
表2-31示出高純Cr26Mo1、S44629 不銹鋼在隔膜法合成NaOH制造設備的濃縮工序腐蝕結果。特別是隔膜法合成NaOH的工藝流體中含有微量NaO、CIO3及多量的NaCl泥漿,其設備既要求耐蝕又要求耐磨,用高純Cr26Mo1不銹鋼遠優于純Ni鋼。
五、冷熱加工和熱處理
高純Cr26Mo1、S44629 不銹鋼適宜的熱加工溫度為870~1150℃。正常熱處理溫度為870~920℃加熱后急冷。
高純Cr26Mo1、S44629 不銹鋼易于冷加工,硬化速度低于18-8型Cr-Ni奧氏體不銹鋼,表2-33系冷加工變形量對高純Cr26Mo1鋼力學性能的影響。
六、成型性
表2-34示出0.7mm高純Cr26Mo1、S44629 不銹鋼板成型性試驗結果。高純Cr26Mo1不銹鋼的n值小,加工硬化傾向小,值大深拉深加工比較容易,但較奧氏體鋼脹形性差。成型性類似于普通430(Cr17%)鋼。
七、焊接性
高純Cr26Mo1、S44629 不銹鋼可采用鎢極氬弧焊和金屬極氬弧焊接,當需要填絲時可采用同樣的材料,多層焊接,不接觸工藝流體的一面可使用奧氏體00Cr17Ni14Mo2焊條。焊前焊后均需仔細清洗焊件,防止雜質污染,焊接過程應防止碳、氮、氧等進入焊縫中。焊接熱輸人要低。棉縫脆性轉變溫度在-50-0℃附近波動。這與截面尺寸,碳氯、氧污染的程度,焊接工藝操作有關。
八、用途
化學加工工業(醋酸、乳酸等有機酸,苛性鈉濃縮工程),食品工業,石油精煉工業,電力工業,水處理和污染控制等用熱交換器,壓力容器,罐和其他設備。