鐵素體不銹鋼的熱膨脹系數與碳鋼相近,比奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼小,再加之硫、磷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,鐵素體(ti)不銹鋼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(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)為鐵(tie)-鉻(ge)-碳三元合金,由(you)鉻(ge)以及諸如(ru)鋁(lv)、鈮、鉬(mu)及鈦等(deng)添加元素(su)(su)來防(fang)止在(zai)焊接受熱(re)過程(cheng)中(zhong)(zhong)形成奧氏(shi)體(ti)(ti)。因此,鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)在(zai)焊后冷卻(que)過程(cheng)中(zhong)(zhong)不(bu)(bu)會出現奧氏(shi)體(ti)(ti)向馬氏(shi)體(ti)(ti)轉變的(de)淬硬現象(xiang)。但焊接熱(re)所形成的(de)熱(re)影(ying)響區近縫帶,由(you)于高溫(wen)而促成鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)晶粒(li)粗(cu)大(da),明(ming)顯(xian)地降(jiang)低(di)了(le)接頭的(de)韌性,并且不(bu)(bu)可能直接用熱(re)處理的(de)方法來改善。這(zhe)就是鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)焊接中(zhong)(zhong)最為困難之處。
現在鐵素體不銹鋼已發展到了第三代品種。第一代是完全依靠鉻作為鐵素體穩定元素,而含碳量又偏高,因此在焊接之后若不再進行熱處理,必然會產生晶間(jian)腐蝕。而且這第一代鋼的韌性都偏低,其代表性鋼號為430、442及446.第二代品種為405與409,它們的鉻與碳含量下降了,而加了強烈的鐵素體形成劑,如405是加入鋁,409加入鈦。第二代鐵素體不銹鋼除了在韌性方面與第一代相差不大之外,在工藝性能、固碳(鈦及鈮與碳反應形成TiC及NbC)以減少固溶體中碳含量、耐腐蝕性方面,以及在降低成本上,皆比上一代優越。第三代的鐵素體不銹鋼,則以改進冶煉方法來生產超低碳和超低氮含量的、可用大噸位爐子冶煉的、采用較少間隙固溶元素的鋼種,以444(18Cr-2Mo)與26-1(26Cr-1Mo)為代表。當這些鋼中再加人強烈碳化物形成劑,如鈦與鈮,則可在焊后不進行熱處理,也不會有晶間腐蝕出現。此外,這第三代鋼的韌性大大改善,對點狀腐蝕也具有良好的抵抗能力,包括抗應力腐蝕能力。
鐵素體(ti)不銹鋼(gang)焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)脆化,是(shi)(shi)這類鋼(gang)使(shi)用(yong)受到限制的(de)(de)主要原因。鐵素體(ti)不銹鋼(gang)焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)脆化,主要的(de)(de)問題是(shi)(shi)同質焊(han)縫(feng)及(ji)(ji)熱影(ying)(ying)響區在焊(han)接(jie)過(guo)程中(zhong)碳(tan)、氮(dan)化合(he)物(wu)析(xi)出和晶(jing)粒長(chang)大(da)(da)的(de)(de)作用(yong),特別(bie)是(shi)(shi)碳(tan)、氮(dan)化合(he)物(wu)的(de)(de)析(xi)出,而(er)且幾乎不可能(neng)通過(guo)熱處理加(jia)以消(xiao)除(chu)。而(er)高純(chun)度鐵素體(ti)不銹鋼(gang)在很大(da)(da)程度上(shang)消(xiao)除(chu)了(le)(le)焊(han)縫(feng)及(ji)(ji)熱影(ying)(ying)響區中(zhong)的(de)(de)碳(tan)、氮(dan)化合(he)物(wu),極大(da)(da)地改(gai)善了(le)(le)焊(han)接(jie)性,其焊(han)接(jie)結構得(de)到越來越廣泛的(de)(de)使(shi)用(yong)。
晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)是普通鐵素(su)(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)又(you)一主(zhu)要問題(ti)。由(you)于碳(tan)、氮(dan)在(zai)(zai)(zai)鐵素(su)(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)溶解度很低,在(zai)(zai)(zai)950℃以(yi)后迅速析出。因此,同質(zhi)焊(han)材(cai)的(de)焊(han)縫和(he)熱影(ying)響區在(zai)(zai)(zai)焊(han)后冷卻過程中(zhong)就會析出碳(tan)、氮(dan)化(hua)合(he)物(wu)(wu),除了引起(qi)(qi)脆化(hua)外還會引起(qi)(qi)晶界貧(pin)鉻(ge)和(he)提高(gao)晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)敏感性,在(zai)(zai)(zai)強氧化(hua)介質(zhi)中(zhong)發生(sheng)晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)。與奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)不(bu)同的(de)是鐵素(su)(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)敏化(hua)溫度較高(gao),在(zai)(zai)(zai)950℃以(yi)上。因此,在(zai)(zai)(zai)熱影(ying)響區產生(sheng)晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)部位更靠近熔(rong)合(he)線。鉻(ge)在(zai)(zai)(zai)鐵素(su)(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)擴散(san)速度遠比(bi)在(zai)(zai)(zai)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)快,所以(yi)只需700℃~900℃的(de)范圍內短時間(jian)(jian)保(bao)溫,使鉻(ge)向貧(pin)鉻(ge)區擴散(san),即可消除碳(tan)、氮(dan)化(hua)合(he)物(wu)(wu)析出引起(qi)(qi)的(de)晶界貧(pin)鉻(ge),恢復焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)性能。