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)素(su)體不銹(xiu)(xiu)鋼管(guan)在具有強烈(lie)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)的(de)介(jie)(jie)質中(zhong)具有良(liang)(liang)好的(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)和抗氧化(hua)性(xing),這類(lei)鋼可以抵抗硝酸(suan)、熱磷酸(suan)與亞氯酸(suan)等強烈(lie)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)溶液的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。而且耐氯化(hua)物應(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、耐點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、耐縫隙(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)等局部(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)(neng)優良(liang)(liang)。鐵(tie)素(su)體不銹(xiu)(xiu)鋼在含(han)微量氯離子和氧的(de)熱水和高溫(wen)水的(de)介(jie)(jie)質中(zhong),以及在苛性(xing)鈉的(de)溶液中(zhong),也表現出優異的(de)耐應(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)開裂性(xing)能(neng)(neng)。隨著鉻(ge)含(han)量的(de)增(zeng)加(jia),其耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)也增(zeng)加(jia)。
與用量最大的鉻鎳奧氏體不銹(xiu)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。
鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼的(de)鑄造(zao)性能較差,鑄造(zao)收縮(suo)率一(yi)般為1.4%~1.6%,鑄造(zao)時晶粒粗大。鉻含量(liang)很高的(de)鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼,如2GCr28鋼鑄造(zao)時,鑄件的(de)熱裂(lie)傾向性大。
鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)鍛(duan)(duan)(duan)造性能較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)好。與奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼相比,鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)鋼的(de)(de)再(zai)結晶(jing)速度(du)較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高,再(zai)結晶(jing)溫(wen)(wen)度(du)較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)低(di),因此(ci)在塑性變形(xing)過程中晶(jing)粒長大的(de)(de)傾向較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)大;鍛(duan)(duan)(duan)造的(de)(de)上限(xian)溫(wen)(wen)度(du)應嚴格限(xian)制,一(yi)般鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)始鍛(duan)(duan)(duan)溫(wen)(wen)度(du)為1040~1120℃。為了獲得細晶(jing)粒組織和(he)防止脆性,應恰當地控制變形(xing)量(liang)和(he)終鍛(duan)(duan)(duan)溫(wen)(wen)度(du),細化晶(jing)粒所必須的(de)(de)最(zui)小變形(xing)量(liang)隨溫(wen)(wen)度(du)而(er)定,700℃時(shi)約(yue)為5%,800~900℃時(shi)約(yue)為10%~15%,最(zui)后一(yi)次(ci)鍛(duan)(duan)(duan)打的(de)(de)壓(ya)縮量(liang)不(bu)(bu)應低(di)于(yu)(yu)12%~20%,而(er)終鍛(duan)(duan)(duan)溫(wen)(wen)度(du)不(bu)(bu)高于(yu)(yu)800℃。為了避免因溫(wen)(wen)度(du)過低(di)而(er)產生冷作硬化,終鍛(duan)(duan)(duan)溫(wen)(wen)度(du)不(bu)(bu)應低(di)于(yu)(yu)705℃。某(mou)廠制訂(ding)的(de)(de)鍛(duan)(duan)(duan)造工藝的(de)(de)終鍛(duan)(duan)(duan)溫(wen)(wen)度(du)為705~790℃,作者認為還(huan)是比較(jiao)(jiao)(jiao)(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。

