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,再加之硫、磷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(bu)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(tie)素體不(bu)銹鋼為鐵(tie)-鉻-碳三(san)元合(he)金,由(you)鉻以及諸如(ru)鋁(lv)、鈮、鉬及鈦等添加元素來防止在(zai)焊(han)接(jie)受熱過程中形成奧氏(shi)體。因此,鐵(tie)素體不(bu)銹鋼在(zai)焊(han)后冷卻過程中不(bu)會(hui)出現(xian)奧氏(shi)體向馬氏(shi)體轉變的淬硬(ying)現(xian)象。但焊(han)接(jie)熱所形成的熱影響區近縫帶,由(you)于高溫而(er)促成鐵(tie)素體晶粒粗大(da),明顯地降低(di)了接(jie)頭的韌性,并且不(bu)可能直接(jie)用熱處理的方法來改善。這就是(shi)鐵(tie)素體不(bu)銹鋼焊(han)接(jie)中最為困難之處。
現在鐵素體不銹鋼已發展到了第三代品種。第一代是完全依靠鉻作為鐵素體穩定元素,而含碳量又偏高,因此在焊接之后若不再進行熱處理,必然會產生晶間腐(fu)蝕。而且這第一代鋼的韌性都偏低,其代表性鋼號為430、442及446.第二代品種為405與409,它們的鉻與碳含量下降了,而加了強烈的鐵素體形成劑,如405是加入鋁,409加入鈦。第二代鐵素體不銹鋼除了在韌性方面與第一代相差不大之外,在工藝性能、固碳(鈦及鈮與碳反應形成TiC及NbC)以減少固溶體中碳含量、耐腐蝕性方面,以及在降低成本上,皆比上一代優越。第三代的鐵素體不銹鋼,則以改進冶煉方法來生產超低碳和超低氮含量的、可用大噸位爐子冶煉的、采用較少間隙固溶元素的鋼種,以444(18Cr-2Mo)與26-1(26Cr-1Mo)為代表。當這些鋼中再加人強烈碳化物形成劑,如鈦與鈮,則可在焊后不進行熱處理,也不會有晶間腐蝕出現。此外,這第三代鋼的韌性大大改善,對點狀腐蝕也具有良好的抵抗能力,包括抗應力腐蝕能力。
鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭的(de)(de)脆化,是這類鋼使用受到(dao)限制的(de)(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)因。鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭的(de)(de)脆化,主(zhu)要(yao)的(de)(de)問題是同(tong)質焊(han)縫(feng)及(ji)熱(re)(re)影(ying)響區在(zai)焊(han)接(jie)(jie)(jie)過(guo)程中碳(tan)、氮(dan)化合(he)物(wu)析(xi)出和晶(jing)粒長大的(de)(de)作用,特別是碳(tan)、氮(dan)化合(he)物(wu)的(de)(de)析(xi)出,而且(qie)幾乎(hu)不(bu)可能通過(guo)熱(re)(re)處(chu)理(li)加(jia)以消除(chu)。而高(gao)純度鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼在(zai)很(hen)大程度上消除(chu)了(le)焊(han)縫(feng)及(ji)熱(re)(re)影(ying)響區中的(de)(de)碳(tan)、氮(dan)化合(he)物(wu),極(ji)大地改善了(le)焊(han)接(jie)(jie)(jie)性,其(qi)焊(han)接(jie)(jie)(jie)結構得到(dao)越(yue)來越(yue)廣(guang)泛的(de)(de)使用。
晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕是(shi)普通鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)又一主要問題(ti)。由于碳、氮在(zai)鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)溶解度(du)很低(di),在(zai)950℃以(yi)(yi)后(hou)迅速析出。因此(ci),同(tong)質焊(han)材的(de)焊(han)縫和熱(re)影(ying)響(xiang)區(qu)在(zai)焊(han)后(hou)冷卻過程中(zhong)就會析出碳、氮化合(he)物(wu),除了引(yin)(yin)起(qi)(qi)(qi)脆(cui)化外還(huan)會引(yin)(yin)起(qi)(qi)(qi)晶(jing)界貧(pin)鉻(ge)和提(ti)高晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕敏(min)感性(xing),在(zai)強(qiang)氧化介質中(zhong)發(fa)生(sheng)晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕。與(yu)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)不(bu)同(tong)的(de)是(shi)鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)敏(min)化溫(wen)度(du)較高,在(zai)950℃以(yi)(yi)上。因此(ci),在(zai)熱(re)影(ying)響(xiang)區(qu)產(chan)生(sheng)晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕的(de)部(bu)位更(geng)靠近熔合(he)線。鉻(ge)在(zai)鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)擴散(san)速度(du)遠比在(zai)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)快,所以(yi)(yi)只需700℃~900℃的(de)范圍(wei)內短時間(jian)(jian)保溫(wen),使鉻(ge)向貧(pin)鉻(ge)區(qu)擴散(san),即可(ke)消除碳、氮化合(he)物(wu)析出引(yin)(yin)起(qi)(qi)(qi)的(de)晶(jing)界貧(pin)鉻(ge),恢復焊(han)接接頭的(de)耐腐(fu)蝕性(xing)能。

