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(su)體不(bu)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(chuan)統的鐵素體不銹鋼
鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)是(shi)含鉻11%~30%的(de)(de)(de)Fe-Cr合(he)金(jin)(傳(chuan)統鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti))或(huo)Fe-Cr-Mo合(he)金(jin)(超鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)),加入鉬的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)為了(le)提高(gao)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)點蝕能(neng)(neng)力(li)。傳(chuan)統鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)是(shi)400系列,可磁化。典型(xing)的(de)(de)(de)傳(chuan)統鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)牌號見(jian)表1-6。高(gao)鉻鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)具有(you)很好(hao)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)能(neng)(neng),包括耐(nai)氯(lv)離子應(ying)(ying)力(li)腐蝕;鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)抗氧(yang)化能(neng)(neng)力(li)也(ye)很好(hao),如(ru)446不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。當鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)加人鋁(lv)或(huo)稀土元(yuan)素(su)(su)(su)時,其抗氧(yang)化能(neng)(neng)力(li)會大大提高(gao)。熱處(chu)理不(bu)(bu)(bu)能(neng)(neng)提高(gao)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)硬(ying)度。盡管具有(you)相同耐(nai)腐蝕能(neng)(neng)力(li),鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)成本要比奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)低(di),但鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)還(huan)是(shi)不(bu)(bu)(bu)如(ru)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)應(ying)(ying)用(yong)得普(pu)遍。其原因(yin)是(shi):鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)成型(xing)性(xing)能(neng)(neng)差(cha),韌性(xing)差(cha),可焊(han)性(xing)差(cha)。為了(le)改善鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)焊(han)縫(feng)的(de)(de)(de)延(yan)伸性(xing)能(neng)(neng),焊(han)接430(1Cr17)、446不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)時,有(you)時選用(yong)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)焊(han)條或(huo)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)填充材料,這樣雖解(jie)決了(le)延(yan)伸性(xing)問題(ti),但卻降(jiang)低(di)了(le)焊(han)縫(feng)的(de)(de)(de)抗腐蝕能(neng)(neng)力(li)。鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)導(dao)熱性(xing)能(neng)(neng);較(jiao)低(di)的(de)(de)(de)熱膨脹系數及較(jiao)低(di)的(de)(de)(de)成本,因(yin)此,430(1Cr17)、443和446普(pu)遍應(ying)(ying)用(yong)于制(zhi)造低(di)壓容(rong)器、高(gao)溫熱交換器。444是(shi)一(yi)個(ge)新的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)品種(zhong),含碳量(liang)比超低(di)碳級還(huan)低(di),加入鈦或(huo)鈷可抗敏化,這個(ge)品種(zhong)焊(han)縫(feng)延(yan)伸性(xing)比傳(chuan)統鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)好(hao)。
1Cr15(429) 該(gai)鋼具有良(liang)好的(de)耐腐蝕性,其焊接性能比(bi)1Cr17(430)好,用于(yu)建筑內裝修(xiu)或制造重(zhong)油(you)燃燒(shao)器(qi)部(bu)件、家(jia)用電器(qi)部(bu)件等(deng)。
1Cr17(430)當(dang)鋼(gang)中(zhong)(zhong)碳(tan)含量較高、鉻(ge)含量較低時有(you)(you)一定數量的珠光體。其(qi)室溫脆性(xing)較大。該(gai)鋼(gang)種(zhong)在(zai)氧化性(xing)酸(suan)類溶液(ye)中(zhong)(zhong)有(you)(you)良好的耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing),尤其(qi)在(zai)稀硝(xiao)(xiao)酸(suan)中(zhong)(zhong),可用于制造(zao)(zao)生產硝(xiao)(xiao)酸(suan)用化工(gong)設備,如吸收塔(ta)、硝(xiao)(xiao)酸(suan)熱交換器、酸(suan)槽、輸送管道和儲罐,也可制造(zao)(zao)食品和釀造(zao)(zao)工(gong)業用容(rong)器、管道等。
二(er)、新(舊)鐵素體(ti)不(bu)銹鋼
現在(zai)市場上的鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)分為(wei)兩大類,一類是(shi)(shi)新(xin)鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang),也叫超鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang);另一類是(shi)(shi)舊鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang),即傳(chuan)統鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang),其組成與性能符合AISI標(biao)準,如表(biao)1-6所示。
三、 新(超(chao))鐵素體(ti)不銹鋼
新(超(chao))鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)開(kai)(kai)發背景 316不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)被認為是(shi)最耐(nai)(nai)腐蝕的(de)(de)普通奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),但是(shi),它還是(shi)不(bu)耐(nai)(nai)海(hai)(hai)水(shui)腐蝕。盡管銅鎳合金、鎳基合金或鈦合金可以耐(nai)(nai)海(hai)(hai)水(shui)腐蝕,但是(shi)它們(men)的(de)(de)價(jia)(jia)錢(qian)太高(gao)(gao)。因此,開(kai)(kai)發一種能耐(nai)(nai)海(hai)(hai)水(shui)腐蝕的(de)(de)低價(jia)(jia)格鋼(gang)(gang)材(cai)就很有(you)必要,新(超(chao))鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)就是(shi)在(zai)這種背景下開(kai)(kai)發出(chu)來(lai)的(de)(de)。在(zai)這類不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong),用(yong)鉬穩(wen)定(ding)鋼(gang)(gang)材(cai)表面的(de)(de)氧(yang)化膜。從1980年開(kai)(kai)始,高(gao)(gao)性(xing)能新(超(chao))鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)開(kai)(kai)始在(zai)海(hai)(hai)水(shui)冷(leng)卻(que)的(de)(de)蒸汽冷(leng)凝器中(zhong)(zhong)使用(yong)。
新(超(chao))鐵素(su)(su)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)是在鐵-鉻不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)化學(xue)組成中(zhong)加入鉬(mu),以改善(shan)其(qi)(qi)(qi)耐(nai)點蝕(shi)(shi)能(neng)(neng)(neng)力(li),加入鈦或(huo)鈮(ni)以改善(shan)其(qi)(qi)(qi)耐(nai)晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)(shi)能(neng)(neng)(neng)力(li)。新(超(chao))鐵素(su)(su)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)最大優點是其(qi)(qi)(qi)耐(nai)氯離(li)子(zi)應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi),耐(nai)其(qi)(qi)(qi)他腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)性能(neng)(neng)(neng)也較(jiao)(jiao)好(hao)。在先進的(de)(de)(de)冶煉技(ji)術(shu)(shu)應(ying)用以前,鐵素(su)(su)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)有較(jiao)(jiao)高水平的(de)(de)(de)填隙(xi)原(yuan)子(zi)-碳(tan)和(he)氮,所以其(qi)(qi)(qi)可加工性、韌性和(he)抗蝕(shi)(shi)性能(neng)(neng)(neng)都受到限制。采用先進的(de)(de)(de)冶煉技(ji)術(shu)(shu)(如AOD、VIM、VOD等)后,新的(de)(de)(de)鐵素(su)(su)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)含有高的(de)(de)(de)鉻元(yuan)素(su)(su),低的(de)(de)(de)填隙(xi)原(yuan)子(zi);在精煉階(jie)段,盡力(li)降(jiang)低填隙(xi)原(yuan)子(zi)含量或(huo)加入鈦和(he)鈮(ni)去束(shu)縛(fu)碳(tan)和(he)氮原(yuan)子(zi)。
四、合(he)金化學組成
新(超)鐵素(su)(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)含(han)(han)鉻高達(da)29%,含(han)(han)鉬4%,有些品種(zhong)含(han)(han)鎳3.5%,具有完整的鐵素(su)(su)體顯微結構,常用的新(超)準素(su)(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)有18-SR(ARMCO)、18Cr-2Mo、26-1S、E-Brite26-129Cr-4Mo(Dupont)、UNS S44735、29Cr-4Mo-2Ni(Dupont)、UNS S44660等。
五(wu)、新(超)鐵素體不銹(xiu)鋼的(de)應(ying)用
新(超)鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)大(da)量應用于電廠冷凝器、海水(shui)處(chu)理與(yu)含(han)氯離子溶液的熱交換器中,18Cr-2Mo、Sea-Cure、E-Brite26-1和A129-4超鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)在石化(hua)(hua)工業(ye)、化(hua)(hua)學工業(ye)也得(de)應用。因(yin)為(wei)E-Brite26-1含(han)鉻(ge)量大(da),所以其在高溫(wen)狀態下抗(kang)氧化(hua)(hua)、耐硫化(hua)(hua)性能好,可用于空氣(qi)預熱、煙氣(qi)余熱回收等場合。