鐵素體不銹鋼的熱膨脹系數與碳鋼相近,比奧氏體不銹鋼小,再加之磷、硫等雜質在鐵素體中溶解度大,硅、鈮等是鐵素體形成元素,因此,焊縫結晶時不易形成低熔點共晶,熱裂傾向比奧氏體不銹鋼小得多,同時焊接熱影響區超過臨界溫度的區域形成馬氏體的量也極少,因此淬硬傾向也很小,所以,鐵素(su)體(ti)不銹鋼(gang)比馬氏體不銹鋼的延遲裂紋敏感性小,可以說其工藝焊接性是好的。
鐵素體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼為Fe-Cr-C三元合金(jin),由(you)碳以(yi)及諸如Al、Nb、Mo及Ti等添加元素來(lai)(lai)防止在焊接(jie)(jie)受(shou)熱(re)(re)過(guo)程(cheng)中(zhong)形成奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)。因此,鐵索體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼在焊后(hou)冷卻過(guo)程(cheng)中(zhong)不會出現(xian)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)向馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)轉變的淬硬(ying)現(xian)象。但焊接(jie)(jie)熱(re)(re)所形成的熱(re)(re)影響區近縫帶,由(you)于高溫而促成鐵素體(ti)晶粒粗(cu)大(da),明顯地降低了接(jie)(jie)頭的韌(ren)性(xing),并且(qie)不可能直接(jie)(jie)用熱(re)(re)處理(li)的方(fang)法來(lai)(lai)改善。這就是鐵素體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼焊接(jie)(jie)中(zhong)最為困(kun)難之處。
現(xian)在(zai)(zai)鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)已發展到了第(di)(di)三代(dai)品種。第(di)(di)一代(dai)是完全依靠(kao)鉻作為(wei)鐵素(su)體(ti)穩定元(yuan)素(su),而含(han)碳量(liang)又(you)偏高,因此在(zai)(zai)焊接之(zhi)后若不(bu)再(zai)進行熱(re)處(chu)理,必然會產(chan)生(sheng)晶間(jian)腐(fu)蝕。而且這第(di)(di)一代(dai)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)韌性(xing)都偏低(di)(di),其代(dai)表性(xing)鋼(gang)(gang)(gang)號為(wei)10Cr17(430)及 16Cr2N(446).第(di)(di)二(er)代(dai)品種為(wei)06Cr13Al(405)與(yu)(yu)06Cr11Ti(409),其中(zhong)鉻與(yu)(yu)碳含(han)量(liang)下降,增加了強(qiang)(qiang)烈的(de)(de)鐵素(su)體(ti)形(xing)成(cheng)劑,如06Cr13A1(405)中(zhong)加人 Al,06Cr11Ti(409)加入鈦。第(di)(di)二(er)代(dai)鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)除(chu)了在(zai)(zai)韌性(xing)方面(mian)與(yu)(yu)第(di)(di)一代(dai)相(xiang)差不(bu)大(da)之(zhi)外,在(zai)(zai)工藝性(xing)能(neng)、固(gu)碳(Ti及Nb與(yu)(yu)碳反(fan)應形(xing)成(cheng)TiC及NbC)以減少(shao)固(gu)溶(rong)體(ti)中(zhong)碳含(han)量(liang)、耐腐(fu)蝕性(xing)方面(mian),以及在(zai)(zai)降低(di)(di)成(cheng)本上,皆比上一代(dai)優(you)越。第(di)(di)三代(dai)的(de)(de)鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),則(ze)以改(gai)進冶(ye)煉方法來(lai)生(sheng)產(chan)超低(di)(di)碳和(he)超低(di)(di)氮含(han)量(liang)的(de)(de)、可(ke)用大(da)噸(dun)位(wei)爐子冶(ye)煉的(de)(de)、采用較少(shao)間(jian)隙(xi)固(gu)溶(rong)元(yuan)素(su)的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種,以444(18Cr-2Mo)與(yu)(yu)26-1(26Cr-1Mo)為(wei)代(dai)表。當這些鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)再(zai)加入強(qiang)(qiang)烈碳化物形(xing)成(cheng)劑,如鈦與(yu)(yu)鈮,則(ze)可(ke)在(zai)(zai)焊后不(bu)進行熱(re)處(chu)理,也不(bu)會有晶間(jian)腐(fu)蝕出現(xian)。此外,第(di)(di)三代(dai)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)韌性(xing)大(da)大(da)改(gai)善,對(dui)點狀腐(fu)蝕也具有良好的(de)(de)抵抗能(neng)力(li)(li),包括抗應力(li)(li)腐(fu)蝕能(neng)力(li)(li)。
鐵素體不銹鋼焊接接頭的脆化,是這類鋼使用受到限制的主要原因。鐵素體不銹鋼焊接接頭的脆化,主要的問題是同質焊縫及熱影響區,在焊接過程中碳、氮化合物析出和晶粒長大的作用,特別是碳、氮化合物的析出,而且幾乎不可能通過熱處理加以消除。而高線度鐵素體不銹鋼在很大程度上消除了焊縫及熱影響區中的碳、氮化合物,極大地改善了焊接性,其焊接結構得到靜越一運的使用。
晶間腐蝕是普通鐵素體不銹鋼的又一主要問題。由于碳、氮在鐵素體不銹鋼中的溶解度很低,在950℃以后迅速析出。因此,同質焊材的焊縫和熱影響區在焊后冷卻過程中就會析出碳、氮化合物,除了引起脆化外還會引起晶界貧鉻和提高晶間腐蝕敏感性,在強氧化介質中發生晶間腐蝕。與奧氏體不銹鋼不同的是鐵素體不銹鋼的敏化溫度較高(950℃以上),因此,在熱影響區產生晶間腐蝕的部位更靠近熔合線。鉻在鐵素體不銹鋼中的擴散速度,遠比在奧氏體不銹鋼中快。所以,只需在700~900℃范圍內短時間保溫,使鉻向貧鉻區擴散,即可消除碳、氮化合物析出引起的晶界貧鉻,恢復焊接接頭的耐腐蝕性能。

