鐵素體不銹鋼的熱膨脹系數與碳鋼相近,比奧氏體不銹鋼小,再加之磷、硫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。
鐵素(su)體(ti)(ti)不銹鋼為Fe-Cr-C三元合(he)金,由碳(tan)以及諸如Al、Nb、Mo及Ti等添加元素(su)來(lai)防止在(zai)焊(han)接(jie)(jie)受熱(re)(re)過程中(zhong)形成奧氏(shi)體(ti)(ti)。因此,鐵索體(ti)(ti)不銹鋼在(zai)焊(han)后(hou)冷卻(que)過程中(zhong)不會出現奧氏(shi)體(ti)(ti)向馬氏(shi)體(ti)(ti)轉變的(de)淬硬現象。但焊(han)接(jie)(jie)熱(re)(re)所形成的(de)熱(re)(re)影響(xiang)區近縫帶,由于高溫而(er)促(cu)成鐵素(su)體(ti)(ti)晶粒粗(cu)大,明顯地降低(di)了接(jie)(jie)頭的(de)韌性,并且不可能直接(jie)(jie)用熱(re)(re)處理(li)的(de)方法來(lai)改善。這就是鐵素(su)體(ti)(ti)不銹鋼焊(han)接(jie)(jie)中(zhong)最(zui)為困難之處。
現(xian)在鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)已發(fa)展到了(le)第(di)三(san)代(dai)(dai)品(pin)種(zhong)。第(di)一(yi)(yi)代(dai)(dai)是(shi)完(wan)全(quan)依靠鉻(ge)作為(wei)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)穩定(ding)元(yuan)素(su)(su),而(er)含碳(tan)(tan)量又(you)偏(pian)高,因此(ci)在焊接之(zhi)后若不(bu)(bu)(bu)再進(jin)行熱處(chu)理(li),必然會(hui)產生晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。而(er)且這第(di)一(yi)(yi)代(dai)(dai)鋼(gang)(gang)的(de)(de)韌性(xing)(xing)(xing)都偏(pian)低,其代(dai)(dai)表性(xing)(xing)(xing)鋼(gang)(gang)號為(wei)10Cr17(430)及 16Cr2N(446).第(di)二代(dai)(dai)品(pin)種(zhong)為(wei)06Cr13Al(405)與06Cr11Ti(409),其中鉻(ge)與碳(tan)(tan)含量下降,增加(jia)(jia)了(le)強烈(lie)(lie)的(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)形成劑,如(ru)06Cr13A1(405)中加(jia)(jia)人 Al,06Cr11Ti(409)加(jia)(jia)入鈦。第(di)二代(dai)(dai)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)除了(le)在韌性(xing)(xing)(xing)方(fang)面與第(di)一(yi)(yi)代(dai)(dai)相差不(bu)(bu)(bu)大(da)(da)之(zhi)外,在工藝性(xing)(xing)(xing)能、固碳(tan)(tan)(Ti及Nb與碳(tan)(tan)反(fan)應(ying)形成TiC及NbC)以(yi)減少(shao)(shao)固溶體(ti)中碳(tan)(tan)含量、耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)方(fang)面,以(yi)及在降低成本上,皆比上一(yi)(yi)代(dai)(dai)優越。第(di)三(san)代(dai)(dai)的(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang),則以(yi)改進(jin)冶煉(lian)方(fang)法來生產超(chao)低碳(tan)(tan)和超(chao)低氮含量的(de)(de)、可用大(da)(da)噸(dun)位(wei)爐子(zi)冶煉(lian)的(de)(de)、采用較少(shao)(shao)間(jian)隙固溶元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong),以(yi)444(18Cr-2Mo)與26-1(26Cr-1Mo)為(wei)代(dai)(dai)表。當這些鋼(gang)(gang)中再加(jia)(jia)入強烈(lie)(lie)碳(tan)(tan)化物(wu)形成劑,如(ru)鈦與鈮(ni),則可在焊后不(bu)(bu)(bu)進(jin)行熱處(chu)理(li),也不(bu)(bu)(bu)會(hui)有晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)出現(xian)。此(ci)外,第(di)三(san)代(dai)(dai)鋼(gang)(gang)的(de)(de)韌性(xing)(xing)(xing)大(da)(da)大(da)(da)改善(shan),對點狀腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)也具有良好的(de)(de)抵抗能力(li)(li),包(bao)括抗應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)能力(li)(li)。
鐵素體不銹鋼焊接接頭的脆化,是這類鋼使用受到限制的主要原因。鐵素體不銹鋼焊接接頭的脆化,主要的問題是同質焊縫及熱影響區,在焊接過程中碳、氮化合物析出和晶粒長大的作用,特別是碳、氮化合物的析出,而且幾乎不可能通過熱處理加以消除。而高線度鐵素體不銹鋼在很大程度上消除了焊縫及熱影響區中的碳、氮(dan)化合物,極大地改善了焊接性,其焊接結構得到靜越一運的使用。
晶間腐蝕是普通鐵素體不銹鋼的又一主要問題。由于碳、氮在鐵素體不銹鋼中的溶解度很低,在950℃以后迅速析出。因此,同質焊材的焊縫和熱影響區在焊后冷卻過程中就會析出碳、氮化合物,除了引起脆化外還會引起晶界貧鉻和提高晶間腐蝕敏感性,在強氧化介質中發生晶間腐蝕。與奧氏體不銹鋼不同的是鐵素體不銹鋼的敏化溫度較高(950℃以上),因此,在熱影響區產生晶間腐蝕的部位更靠近熔合線。鉻在鐵素體不銹鋼中的擴散速度,遠比在奧氏體不銹鋼中快。所以,只需在700~900℃范圍內短時間保溫,使鉻向貧鉻區擴散,即可消除碳、氮化合物析出引起的晶界貧鉻,恢復焊接接頭的耐腐蝕性能。