鐵素體不銹鋼在加熱冷卻時都沒有α'γ'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。
( 10Cr17) 430 不銹鋼、(1Cr17Ti) 437 不銹鋼,這是兩種中等鉻含量的鐵素體不銹鋼。當( 10Cr17) 430 不銹鋼中含碳量較高而鉻含量較低時,此鋼的組織結構除鐵素體外還有一定量的珠光體或鐵素體+碳化物。(1Cr17Ti) 437不銹鋼由于低碳并加Ti穩定化元素,此鋼的組織結構為純鐵素體。它的耐晶間腐蝕性,成型性和焊接性均優于( 10Cr17)430不銹鋼。這二種鐵素體不銹鋼脆性轉變溫度均在室溫以上,而且都對缺口敏感,所以不適于制作在室溫以下承受載荷的設備和部件,通常使用的鋼材截面尺寸一般不允許超過4mm。( 10Cr17)430不銹鋼、(1Cr17Ti)437不銹鋼在大氣、水蒸氣等介質中具有不銹性,但當介質中含有較高氯離子時,不銹性則嫌不足。這二種鋼在氧化性酸溶液中均有接近304不銹鋼和321不銹鋼的耐蝕性。由于這兩種鋼具有耐蝕性、力學性能以及熱導率高的特點,它們主要用于生產硝酸、硝銨的化工設備,如吸收塔、熱交換器、酸槽輸送管道、貯槽等,薄板廣泛用于建筑內裝修、日用辦公設備、廚房器具、汽車裝飾、氣體燃燒器等。
一、化學成分
( 10Cr17) 430 不銹鋼、(1Cr17Ti) 437 不銹鋼的化學成分見表2-8。
三、力學性能
( 10Cr17)430不銹鋼、(1Cr17Ti)437不銹鋼的力學性能見表 2-9 。
( 10Cr17)430不銹鋼高溫抗張性能見圖 2-13。
( 10Cr17)430不銹鋼蠕變破斷強度見圖 2-14。
四、耐蝕性
a. 均勻腐蝕
( 10Cr17)430不銹鋼、(1Cr17Ti)437不銹鋼在氧化性環境中耐蝕性強。然而在非氧化酸及活化作用的溶液中耐蝕弱,只能作為制造醋酸用設備的耐蝕材料。
( 10Cr17)430不銹鋼、(1Cr17Ti)437不銹鋼耐均勻腐蝕性能見表2-10,圖2-15,圖2-16。
( 10Cr17)430不銹鋼、(1Cr17Ti)437不銹鋼在硫酸溶液中使用,室溫時允許使用濃度在0.5%以下,90%以上,66℃以下允許使用的濃度0.1%以下95%以上。在硝酸溶液中,HNO3濃度<20%時可用至沸騰溫度,20%~40%,使用溫度<70℃,40%~70%,<60℃。
b. 耐晶間腐蝕
鐵素體不銹鋼中C,N溶解度比奧氏體不銹鋼小,而由于Cr,C等在鐵素體中擴散速度快,容易生成碳化物和氮化物,因此表現出晶間腐蝕特性與奧氏體不銹鋼不同。圖2-17指出10Cr17鋼敏化溫度范圍在400~600℃附近,在1100℃以上高溫區暴露也產生敏化,此敏化的高溫區,是冷卻途中通過400~600℃時生成碳化物的結果,此碳化物生成極快。在700~850℃溫度區穩定化處理,碳化物生成時產生的Cr貧化,由于Cr的再擴散,敏化消失。(1Cr17Ti)437不銹鋼,由于低C加Ti穩定化,可抑制鋼的敏感性。
( 10Cr17)430不銹鋼、(1Cr17Ti)437不銹鋼在760~816℃退火處理在硫酸+硫酸銅+銅屑法,65%HNO3法檢驗均無晶間腐蝕(見表2-11)。
五、抗氧化性
( 10Cr17)430不銹鋼的抗氧化性見圖2-18。
六、冷熱加工性
( 10Cr17)430不銹鋼、(1Cr17Ti)437不銹鋼開始熱加工溫度為1050~1150℃,為了獲得微細晶粒和較好的塑性,熱加工終止溫度應<850℃并保證足夠的變形量。
退火:熱軋帶在罩式爐退火,退火溫度為825~875℃,>8小時。
冷軋帶在連續退火酸洗爐的冷線或混線上處理,處理溫度控制在850~860℃。
七、成型性
( 10Cr17)430不銹鋼、(1Cr17Ti)437不銹鋼與軟鋼比較,屈服強度和抗張強度高,延伸率小,其塑性基本與軟鋼相似。評價10Cr17,0Cr17Ti薄板冷成型性指標,采用塑性應變比(y值)及加工硬化指數(n值)。這些指標可用來描述材料的深拉伸性、脹形性及擴孔性。伴隨著成型還出現皺折(ridging)和縱裂(二次加工性)問題。
a. 脹形性
( 10Cr17)430不銹鋼 n值為0.21~0.22,(1Cr17Ti)437不銹鋼的n值為0.22~0.23,較430不銹鋼稍大些(見表2-11)。n值和Er值之間關系如圖2-19所示,板厚0.6~1.0mm,Er值隨n值變化在9.0~12。顯然10Cr17不銹鋼板有著中等的脹形性。
使用陰模直徑與直徑幾乎相同的球底沖頭,如選用有效潤滑油,430不銹鋼板可以得到與304不銹鋼相同的Er值。日本不銹鋼公司記載了Er值的資料(見表2-12)。
b. 深拉伸性
深拉伸性(CCV值)與塑性應變比(值)有密切的關系(見圖2-20),γ值愈大,深拉伸愈好(CCV值愈小)。( 1Cr17)430不銹鋼、(1Cr17Ti)437不銹鋼的γ值n值見表2-11。為獲得較大y值,應采用合理的冶金工藝,保證冷軋薄板有較大織構系數{111}/{110}比,就能得到較大的值和較小的各向異性。
c. 皺折
430和437鐵素體不銹鋼薄板,拉伸加工,深拉伸加工時容易引起皺折(ridging),這種波紋狀起伏是沿著延伸方向如圖2-21。皺折程度與鋼的成分,鋼鑄造組織,熱軋,退火工藝,冷軋工藝有關,受冷軋薄板織構系數{111}/{110}比的影響,皺折不僅損壞制品外觀,而且在皺折顯著的地方容易引起破損。因此,對冷成型器件,特別是深拉伸制品用的Cr17鋼板,應保證材料有較高的y值,較低的Δy值、ridging值。
八、焊接性
( 10Cr17)430不銹鋼焊接時,焊接熱影響區(HAZ)組織發生變化,即875℃以上,一部分組織轉變成γ相,隨后冷卻過程中,這部分γ相轉變成馬氏體,此條狀馬氏體在晶界上多呈不連續狀(圖2-22)。此馬氏體相硬度隨碳量增加而提高,通常維氏硬度達到250~300,同時由于高溫熱循環結晶晶粒粗大化,這都成為HAZ的脆性、韌性降低的原因,因此焊后應在750~850℃進行退火處理,使板條狀馬氏體組織轉變成鐵素體+碳化物,改善HAZ的脆性。因此,430不銹鋼是可以焊接的,但通常采用小電流,高焊速并使用焊接層次盡量少的焊接工藝。截面尺寸大于6mm的板、管材不宜用作焊接結構件。430不銹鋼焊后不適于在導致其晶間腐蝕的氧化性酸中使用。(1Cr17Ti)437不銹鋼由于加入穩定化元素Ti,鋼組織成為單一鐵素體,HAZ延性,韌性可相當程度的改善。437不銹鋼可焊性較430不銹鋼好。但焊接時高溫熱循環結晶晶粒粗大化問題仍然存在,因此,與430不銹鋼一樣,焊接時限制板厚,焊接熱量輸入。
九、用途
主要用于生產硝酸、硝銨的化工設備,如吸收塔,熱交換器,酸槽,輸送管道,貯槽等。薄板廣泛用于建筑內裝修,日用辦公設備,廚房設備、器具,電氣制品,食品陳列裝備,餐飲產業的冷凍冷藏車,器具,汽車裝飾,氣體燃燒器等。