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(gang)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(yi)、傳統的鐵素體不銹(xiu)鋼
鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)是(shi)含(han)鉻11%~30%的(de)Fe-Cr合金(傳統鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti))或(huo)(huo)Fe-Cr-Mo合金(超(chao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)),加(jia)入鉬的(de)目的(de)是(shi)為(wei)了(le)提高(gao)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)耐點蝕(shi)能(neng)(neng)(neng)力。傳統鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)是(shi)400系列(lie),可磁化(hua)。典(dian)型(xing)的(de)傳統鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)牌號見表1-6。高(gao)鉻鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)具(ju)有(you)很好的(de)耐蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)(neng),包括(kuo)耐氯離(li)子應(ying)力腐蝕(shi);鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)抗(kang)氧化(hua)能(neng)(neng)(neng)力也很好,如446不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。當(dang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中加(jia)人鋁或(huo)(huo)稀土元素(su)(su)(su)(su)(su)時(shi),其抗(kang)氧化(hua)能(neng)(neng)(neng)力會大(da)大(da)提高(gao)。熱(re)處理不(bu)(bu)(bu)(bu)能(neng)(neng)(neng)提高(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)硬度。盡管具(ju)有(you)相同耐腐蝕(shi)能(neng)(neng)(neng)力,鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)成本要比(bi)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)低(di)(di),但鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)應(ying)用還是(shi)不(bu)(bu)(bu)(bu)如奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)應(ying)用得普遍。其原因(yin)是(shi):鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)成型(xing)性(xing)能(neng)(neng)(neng)差,韌性(xing)差,可焊性(xing)差。為(wei)了(le)改(gai)善鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)焊縫的(de)延伸性(xing)能(neng)(neng)(neng),焊接430(1Cr17)、446不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)時(shi),有(you)時(shi)選用奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)焊條或(huo)(huo)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)填充材料,這樣雖(sui)解決了(le)延伸性(xing)問題,但卻降低(di)(di)了(le)焊縫的(de)抗(kang)腐蝕(shi)能(neng)(neng)(neng)力。鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)有(you)較高(gao)的(de)導熱(re)性(xing)能(neng)(neng)(neng);較低(di)(di)的(de)熱(re)膨(peng)脹系數及較低(di)(di)的(de)成本,因(yin)此,430(1Cr17)、443和446普遍應(ying)用于制造低(di)(di)壓容(rong)器、高(gao)溫熱(re)交換(huan)器。444是(shi)一個新的(de)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)品(pin)種(zhong),含(han)碳量比(bi)超(chao)低(di)(di)碳級還低(di)(di),加(jia)入鈦或(huo)(huo)鈷可抗(kang)敏化(hua),這個品(pin)種(zhong)焊縫延伸性(xing)比(bi)傳統鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)好。
1Cr15(429) 該鋼具(ju)有良好(hao)的耐腐蝕性(xing),其焊接性(xing)能比1Cr17(430)好(hao),用(yong)于建筑內裝(zhuang)修(xiu)或制造(zao)重油燃燒器部件、家用(yong)電器部件等。
1Cr17(430)當鋼中碳含量較(jiao)(jiao)高(gao)、鉻含量較(jiao)(jiao)低時有一(yi)定數(shu)量的珠光體。其室溫脆性(xing)較(jiao)(jiao)大。該鋼種在氧化性(xing)酸(suan)類溶液中有良好的耐腐蝕性(xing),尤其在稀(xi)硝(xiao)酸(suan)中,可(ke)(ke)用(yong)于(yu)制造生產硝(xiao)酸(suan)用(yong)化工(gong)設備(bei),如吸收塔、硝(xiao)酸(suan)熱交(jiao)換器、酸(suan)槽、輸送(song)管道和儲罐,也(ye)可(ke)(ke)制造食品和釀造工(gong)業用(yong)容器、管道等(deng)。
二(er)、新(舊)鐵素(su)體(ti)不銹鋼
現在市場上的鐵(tie)(tie)(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼分為兩大類,一類是新鐵(tie)(tie)(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼,也叫超(chao)鐵(tie)(tie)(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼;另(ling)一類是舊(jiu)鐵(tie)(tie)(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼,即傳統鐵(tie)(tie)(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼,其組成與性(xing)能符合AISI標準(zhun),如(ru)表1-6所(suo)示(shi)。
三、 新(超)鐵素體不銹鋼
新(超(chao))鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)開(kai)(kai)(kai)(kai)發(fa)背(bei)景 316不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)被認為是最耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)普通(tong)奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),但是,它(ta)還(huan)是不(bu)耐(nai)海水腐(fu)蝕(shi)(shi)。盡管銅鎳合(he)金(jin)(jin)、鎳基(ji)合(he)金(jin)(jin)或鈦合(he)金(jin)(jin)可(ke)以耐(nai)海水腐(fu)蝕(shi)(shi),但是它(ta)們的(de)(de)價錢太高。因此,開(kai)(kai)(kai)(kai)發(fa)一種能耐(nai)海水腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)低價格鋼(gang)(gang)材(cai)就(jiu)很有(you)必要,新(超(chao))鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)就(jiu)是在這(zhe)種背(bei)景下開(kai)(kai)(kai)(kai)發(fa)出來(lai)的(de)(de)。在這(zhe)類(lei)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中,用鉬穩定鋼(gang)(gang)材(cai)表面的(de)(de)氧(yang)化膜(mo)。從(cong)1980年開(kai)(kai)(kai)(kai)始(shi),高性能新(超(chao))鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)開(kai)(kai)(kai)(kai)始(shi)在海水冷卻的(de)(de)蒸汽冷凝器中使(shi)用。
新(xin)(超(chao))鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)是(shi)(shi)在(zai)鐵-鉻(ge)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)化(hua)學組成中加(jia)入鉬,以(yi)改善(shan)其(qi)(qi)耐(nai)(nai)點蝕(shi)(shi)(shi)能(neng)力,加(jia)入鈦(tai)或鈮以(yi)改善(shan)其(qi)(qi)耐(nai)(nai)晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)能(neng)力。新(xin)(超(chao))鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)最大優點是(shi)(shi)其(qi)(qi)耐(nai)(nai)氯離(li)子應力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),耐(nai)(nai)其(qi)(qi)他腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)性能(neng)也較好。在(zai)先進(jin)的(de)冶煉技術(shu)應用(yong)以(yi)前,鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)有較高(gao)水平(ping)的(de)填隙原(yuan)子-碳和(he)(he)氮,所以(yi)其(qi)(qi)可加(jia)工性、韌性和(he)(he)抗蝕(shi)(shi)(shi)性能(neng)都受(shou)到限制。采用(yong)先進(jin)的(de)冶煉技術(shu)(如(ru)AOD、VIM、VOD等)后(hou),新(xin)的(de)鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)含(han)有高(gao)的(de)鉻(ge)元素(su),低(di)的(de)填隙原(yuan)子;在(zai)精煉階段,盡(jin)力降低(di)填隙原(yuan)子含(han)量或加(jia)入鈦(tai)和(he)(he)鈮去(qu)束縛碳和(he)(he)氮原(yuan)子。
四、合金化學組成(cheng)
新(超)鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)含(han)鉻高達29%,含(han)鉬4%,有(you)(you)些品種(zhong)含(han)鎳3.5%,具(ju)有(you)(you)完整的鐵素體(ti)(ti)顯微結(jie)構(gou),常用的新(超)準素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)有(you)(you)18-SR(ARMCO)、18Cr-2Mo、26-1S、E-Brite26-129Cr-4Mo(Dupont)、UNS S44735、29Cr-4Mo-2Ni(Dupont)、UNS S44660等。
五、新(xin)(超)鐵(tie)素體不銹鋼的應用
新(超(chao))鐵素(su)體(ti)不銹鋼(gang)大(da)(da)量應用于(yu)電(dian)廠冷(leng)凝(ning)器、海(hai)水處理(li)與(yu)含氯離子(zi)溶液的熱交換器中,18Cr-2Mo、Sea-Cure、E-Brite26-1和(he)A129-4超(chao)鐵素(su)體(ti)不銹鋼(gang)在石化工業、化學工業也得(de)應用。因(yin)為E-Brite26-1含鉻量大(da)(da),所以其在高溫狀態下(xia)抗氧(yang)化、耐硫化性(xing)能好,可用于(yu)空氣(qi)預熱、煙氣(qi)余熱回收等場合。