鐵素體不銹鋼是以Cr為主要合金元素,含鉻:10.5%~30%范圍,碳:含量≤0.20%,大多數(shù)含碳量在0.12%以下。此類鋼具有體心立方晶格(即鐵素體)組織,有磁性。純鐵素體不銹鋼在加熱和冷卻過(guò)程中沒(méi)有相變,因此,無(wú)法通過(guò)熱處理方法使它強(qiáng)化。鐵素體應(yīng)變硬化速度低并在冷作后降低塑性,因此,鐵素體不銹鋼也不靠冷作強(qiáng)化。在各類不銹鋼中,此類鋼導(dǎo)熱系數(shù)最高,膨脹系數(shù)較小,此類鋼的耐蝕性隨鋼中鉻量增加而提高,隨鋼中加入Mo、Si、Al、Ti、Nb、S、Se等賦予鋼不同的特性。鐵素體不銹鋼有中等至優(yōu)異的耐蝕性。如409(0Cr11Ti),405不銹鋼(0Cr13Al)耐大氣腐蝕,430(0Cr17)耐中等氧化性酸和有機(jī)酸腐蝕,444(00Cr18Mo2),446(0026Mo1),S44635不銹鋼 (000Cr25Ni4Mo4),44660(000Cr27Ni2Mo4),448(000Cr29Mo2)耐酸堿腐蝕,特別在氯化物介質(zhì)中,在海水中有良好的耐局部腐蝕性。
鋼中C+N含量較高的所謂普通純度的高Cr(Cr≥15%~16%)鐵素體不銹鋼,在化工防腐蝕的應(yīng)用中,長(zhǎng)期以來(lái)受到極大的限制,主要是由于它們的脆性轉(zhuǎn)變溫度高(在室溫以上);≥900℃加熱(例如焊接)會(huì)出現(xiàn)晶粒長(zhǎng)大引起的脆性和晶間腐蝕敏感性;在550~750℃和475℃左右長(zhǎng)期停留會(huì)出現(xiàn)。相脆性和α相475℃脆性。但是近20年來(lái),由于冶煉技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了低C、N(C+N≤350~450 ppm)和超低C、N(C+N≤300ppm)以及高純(C+N≤150 ppm)鐵素體不銹鋼。當(dāng)鋼材截面尺寸選擇適宜(尺寸效應(yīng))和熱處理、冷卻速度控制正確(冷卻速度效應(yīng))時(shí),鐵素體不銹鋼可以廣泛使用(包括焊接部件)而不會(huì)出現(xiàn)普通鐵素體不銹鋼所存在的問(wèn)題。
鐵素體不銹鋼大致可分成三類:
①. 低鉻鐵素體不銹鋼
Cr含量約為11%~14%鐵素體不銹鋼屬于此類,包括將碳量降至0.03%以下,以減少γ相的生成量的(00Cr13)410L不銹鋼 ;碳量≤0.08%,加入0.2%Al的(0K13Al)405不銹鋼 ;碳量≤0.08%加入Ti的(0Cr11Ti)409不銹鋼,(00Cr11Ti)409L不銹鋼等。
②. 中鉻鐵素體不銹鋼
Cr含量為14%~22%鐵素體不銹鋼屬于此類,包括僅含Cr的和添加Mo、Ti等元素的(1Cr17)430不銹鋼,(1Cr17Ti)437不銹鋼,(00Cr17Ti)430Lx不銹鋼,(00Cr18Mo2Ti)444不銹鋼等。
③. 高鉻鐵素體不銹鋼
Cr含量約23%~32%鐵素體不銹鋼屬此類,包括超低碳、氮和高純,添加Mo、Ti、Nb不銹鋼,如(000Cr26Mo1)44627不銹鋼、(00Cr25Ni4Mo4Ti)44635不銹鋼、(000Cr30Mo2)447J1不銹鋼、(000Cr29Mo4Ni2)44800不銹鋼等。