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(tie)素(su)體不銹(xiu)鋼(gang)。
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。
鐵素(su)體(ti)不銹鋼管(guan)在具有(you)強烈(lie)腐(fu)蝕(shi)性(xing)的(de)介質中(zhong)具有(you)良(liang)好的(de)耐蝕(shi)性(xing)和(he)(he)(he)抗(kang)氧化(hua)性(xing),這類(lei)鋼可以抵抗(kang)硝酸、熱磷酸與亞氯(lv)酸等強烈(lie)腐(fu)蝕(shi)性(xing)溶(rong)液(ye)的(de)腐(fu)蝕(shi)。而且耐氯(lv)化(hua)物(wu)應力腐(fu)蝕(shi)、耐點蝕(shi)、耐縫隙腐(fu)蝕(shi)等局部腐(fu)蝕(shi)性(xing)能優良(liang)。鐵素(su)體(ti)不銹鋼在含(han)微量(liang)氯(lv)離子和(he)(he)(he)氧的(de)熱水(shui)和(he)(he)(he)高溫水(shui)的(de)介質中(zhong),以及(ji)在苛性(xing)鈉的(de)溶(rong)液(ye)中(zhong),也(ye)表現(xian)出(chu)優異的(de)耐應力腐(fu)蝕(shi)開裂(lie)性(xing)能。隨著(zhu)鉻含(han)量(liang)的(de)增(zeng)加,其耐蝕(shi)性(xing)也(ye)增(zeng)加。
與用量最大的鉻鎳奧氏體(ti)不銹鋼相比,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(guan)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(guan)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(guan)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(ti)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)鑄(zhu)造(zao)性(xing)能較差,鑄(zhu)造(zao)收(shou)縮率(lv)一般(ban)為1.4%~1.6%,鑄(zhu)造(zao)時(shi)晶(jing)粒粗大。鉻含量很高的(de)鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼,如2GCr28鋼鑄(zhu)造(zao)時(shi),鑄(zhu)件的(de)熱裂傾向性(xing)大。
鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)鍛(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)造性能較好(hao)。與奧氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)相比(bi),鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)鋼(gang)的(de)(de)再結(jie)晶速度(du)(du)較高(gao),再結(jie)晶溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)較低(di)(di)(di)(di),因此在塑性變形過程中晶粒長大的(de)(de)傾向較大;鍛(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)造的(de)(de)上限溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)應(ying)嚴格限制,一般鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)始鍛(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)為1040~1120℃。為了獲(huo)得(de)細晶粒組織和防止脆(cui)性,應(ying)恰當地控制變形量(liang)和終鍛(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du),細化晶粒所必須的(de)(de)最小(xiao)變形量(liang)隨溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)而(er)定,700℃時約為5%,800~900℃時約為10%~15%,最后(hou)一次鍛(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)打的(de)(de)壓縮量(liang)不(bu)(bu)應(ying)低(di)(di)(di)(di)于(yu)(yu)12%~20%,而(er)終鍛(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)不(bu)(bu)高(gao)于(yu)(yu)800℃。為了避(bi)免因溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)過低(di)(di)(di)(di)而(er)產(chan)生冷作(zuo)硬化,終鍛(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)不(bu)(bu)應(ying)低(di)(di)(di)(di)于(yu)(yu)705℃。某廠制訂的(de)(de)鍛(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)造工藝的(de)(de)終鍛(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)為705~790℃,作(zuo)者認為還是(shi)比(bi)較合理的(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(guan)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。