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、傳統的鐵素體不銹鋼(gang)
鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)是(shi)(shi)含(han)鉻(ge)11%~30%的Fe-Cr合金(傳統鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti))或(huo)Fe-Cr-Mo合金(超鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)),加(jia)入鉬的目的是(shi)(shi)為(wei)了提高(gao)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的耐(nai)點蝕能(neng)(neng)(neng)力。傳統鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)是(shi)(shi)400系(xi)列,可(ke)磁化。典(dian)型的傳統鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)牌號見表1-6。高(gao)鉻(ge)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)具(ju)有(you)很好(hao)的耐(nai)蝕性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),包括耐(nai)氯(lv)離(li)子應力腐蝕;鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)抗氧化能(neng)(neng)(neng)力也很好(hao),如446不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。當鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)加(jia)人鋁或(huo)稀(xi)土元(yuan)素(su)(su)時,其(qi)抗氧化能(neng)(neng)(neng)力會(hui)大(da)大(da)提高(gao)。熱(re)處(chu)理不(bu)(bu)(bu)(bu)能(neng)(neng)(neng)提高(gao)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)硬度。盡管具(ju)有(you)相同耐(nai)腐蝕能(neng)(neng)(neng)力,鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)成(cheng)本要比奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)低(di)(di),但鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的應用還是(shi)(shi)不(bu)(bu)(bu)(bu)如奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)應用得普(pu)遍(bian)。其(qi)原因是(shi)(shi):鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的成(cheng)型性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)差,韌性(xing)(xing)差,可(ke)焊(han)性(xing)(xing)差。為(wei)了改善鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)縫的延伸性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng),焊(han)接430(1Cr17)、446不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)時,有(you)時選用奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)條或(huo)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)填充材料(liao),這樣(yang)雖(sui)解決(jue)了延伸性(xing)(xing)問題(ti),但卻降低(di)(di)了焊(han)縫的抗腐蝕能(neng)(neng)(neng)力。鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)有(you)較高(gao)的導熱(re)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng);較低(di)(di)的熱(re)膨脹系(xi)數及較低(di)(di)的成(cheng)本,因此,430(1Cr17)、443和446普(pu)遍(bian)應用于制造(zao)低(di)(di)壓容器、高(gao)溫熱(re)交換器。444是(shi)(shi)一個(ge)新的鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)品種,含(han)碳(tan)量比超低(di)(di)碳(tan)級還低(di)(di),加(jia)入鈦或(huo)鈷(gu)可(ke)抗敏化,這個(ge)品種焊(han)縫延伸性(xing)(xing)比傳統鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)好(hao)。
1Cr15(429) 該鋼具有良好(hao)的耐腐蝕(shi)性,其焊接性能比1Cr17(430)好(hao),用于(yu)建筑內裝修或制造重(zhong)油燃(ran)燒器(qi)部(bu)件、家用電(dian)器(qi)部(bu)件等。
1Cr17(430)當鋼中碳含(han)量(liang)較高、鉻(ge)含(han)量(liang)較低(di)時(shi)有一定(ding)數量(liang)的(de)珠光體(ti)。其室溫脆(cui)性較大(da)。該鋼種在(zai)(zai)氧化性酸(suan)類(lei)溶液(ye)中有良(liang)好的(de)耐腐蝕性,尤其在(zai)(zai)稀硝(xiao)酸(suan)中,可(ke)用于(yu)制造(zao)生產硝(xiao)酸(suan)用化工(gong)設備(bei),如吸收(shou)塔、硝(xiao)酸(suan)熱(re)交換器、酸(suan)槽(cao)、輸(shu)送管(guan)(guan)道和儲(chu)罐,也(ye)可(ke)制造(zao)食品和釀造(zao)工(gong)業用容器、管(guan)(guan)道等。
二、新(xin)(舊)鐵素體不銹鋼(gang)
現在市場上的鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)分為兩大(da)類,一類是新鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體不(bu)銹鋼(gang)(gang),也叫超鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體不(bu)銹鋼(gang)(gang);另一類是舊鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體不(bu)銹鋼(gang)(gang),即傳統鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體不(bu)銹鋼(gang)(gang),其組(zu)成與(yu)性能符合AISI標準,如表1-6所示。
三、 新(超)鐵(tie)素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼
新(超)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)開(kai)發背景 316不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)被認(ren)為是最耐(nai)腐蝕的(de)普通奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),但是,它還是不(bu)耐(nai)海(hai)水(shui)腐蝕。盡管銅(tong)鎳合金、鎳基合金或鈦合金可以(yi)耐(nai)海(hai)水(shui)腐蝕,但是它們的(de)價(jia)錢太高(gao)。因此,開(kai)發一種能耐(nai)海(hai)水(shui)腐蝕的(de)低價(jia)格鋼(gang)(gang)材(cai)就很有必要(yao),新(超)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)就是在(zai)這(zhe)種背景下(xia)開(kai)發出來的(de)。在(zai)這(zhe)類不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中,用鉬穩定鋼(gang)(gang)材(cai)表面的(de)氧化(hua)膜(mo)。從1980年(nian)開(kai)始,高(gao)性能新(超)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)開(kai)始在(zai)海(hai)水(shui)冷卻(que)的(de)蒸(zheng)汽(qi)冷凝器(qi)中使用。
新(超(chao))鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)是在(zai)鐵(tie)(tie)(tie)-鉻不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)化學(xue)組成中加(jia)(jia)入(ru)鉬,以(yi)改善其(qi)耐(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)能力(li),加(jia)(jia)入(ru)鈦或(huo)鈮以(yi)改善其(qi)耐(nai)晶間腐(fu)蝕(shi)能力(li)。新(超(chao))鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)最(zui)大優點(dian)(dian)是其(qi)耐(nai)氯(lv)離子(zi)應力(li)腐(fu)蝕(shi),耐(nai)其(qi)他腐(fu)蝕(shi)的(de)性(xing)能也較好(hao)。在(zai)先(xian)進的(de)冶煉技(ji)術(shu)應用以(yi)前,鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)有(you)較高水平的(de)填(tian)隙原(yuan)(yuan)子(zi)-碳和(he)氮,所以(yi)其(qi)可加(jia)(jia)工性(xing)、韌性(xing)和(he)抗蝕(shi)性(xing)能都受到限制。采用先(xian)進的(de)冶煉技(ji)術(shu)(如AOD、VIM、VOD等)后,新的(de)鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)含有(you)高的(de)鉻元(yuan)素,低的(de)填(tian)隙原(yuan)(yuan)子(zi);在(zai)精煉階(jie)段,盡力(li)降低填(tian)隙原(yuan)(yuan)子(zi)含量或(huo)加(jia)(jia)入(ru)鈦和(he)鈮去束縛碳和(he)氮原(yuan)(yuan)子(zi)。
四、合(he)金化(hua)學組成
新(超)鐵素體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼含(han)鉻高達29%,含(han)鉬4%,有(you)些品種(zhong)含(han)鎳3.5%,具有(you)完整的鐵素體顯微結構,常用的新(超)準素體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼有(you)18-SR(ARMCO)、18Cr-2Mo、26-1S、E-Brite26-129Cr-4Mo(Dupont)、UNS S44735、29Cr-4Mo-2Ni(Dupont)、UNS S44660等。
五、新(超)鐵素(su)體不(bu)銹鋼的(de)應(ying)用
新(超(chao)(chao))鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹鋼大(da)量應用(yong)于(yu)電廠(chang)冷凝器(qi)、海水處理與含氯(lv)離子(zi)溶液的(de)熱(re)交換器(qi)中,18Cr-2Mo、Sea-Cure、E-Brite26-1和A129-4超(chao)(chao)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹鋼在石化(hua)工(gong)業、化(hua)學工(gong)業也(ye)得應用(yong)。因為E-Brite26-1含鉻量大(da),所以其在高溫狀態下(xia)抗氧化(hua)、耐硫(liu)化(hua)性能好,可用(yong)于(yu)空氣預熱(re)、煙氣余熱(re)回收等場合。