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(su)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。
鐵素(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼為(wei)Fe-Cr-C三(san)元(yuan)合金(jin),由碳以及(ji)諸如Al、Nb、Mo及(ji)Ti等(deng)添(tian)加元(yuan)素(su)(su)來(lai)防止在焊(han)接受(shou)熱(re)(re)過程中形成奧(ao)氏(shi)體(ti)。因此(ci),鐵索(suo)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼在焊(han)后冷卻過程中不(bu)會出現奧(ao)氏(shi)體(ti)向馬氏(shi)體(ti)轉變的(de)淬硬現象。但焊(han)接熱(re)(re)所形成的(de)熱(re)(re)影響區近縫帶,由于(yu)高(gao)溫而促成鐵素(su)(su)體(ti)晶粒粗大,明顯(xian)地(di)降(jiang)低了接頭的(de)韌(ren)性,并且不(bu)可能直接用(yong)熱(re)(re)處理(li)的(de)方法來(lai)改善。這就是鐵素(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)接中最(zui)為(wei)困(kun)難之處。
現在鐵(tie)素(su)(su)體(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)已發展到了(le)第(di)三(san)代品(pin)種(zhong)。第(di)一代是完全依靠鉻(ge)作為(wei)(wei)(wei)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)穩(wen)定元(yuan)素(su)(su),而(er)含(han)碳(tan)量又偏高,因此在焊(han)(han)接(jie)之(zhi)后若(ruo)不(bu)(bu)(bu)(bu)再進行熱處理,必然會產生(sheng)晶間腐(fu)(fu)蝕。而(er)且這(zhe)第(di)一代鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)韌性(xing)都偏低(di),其代表性(xing)鋼(gang)(gang)(gang)號為(wei)(wei)(wei)10Cr17(430)及 16Cr2N(446).第(di)二代品(pin)種(zhong)為(wei)(wei)(wei)06Cr13Al(405)與06Cr11Ti(409),其中鉻(ge)與碳(tan)含(han)量下降,增加(jia)了(le)強(qiang)烈的(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)形(xing)成劑,如(ru)06Cr13A1(405)中加(jia)人 Al,06Cr11Ti(409)加(jia)入(ru)鈦。第(di)二代鐵(tie)素(su)(su)體(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)除了(le)在韌性(xing)方(fang)面與第(di)一代相差不(bu)(bu)(bu)(bu)大之(zhi)外(wai),在工藝(yi)性(xing)能、固(gu)(gu)碳(tan)(Ti及Nb與碳(tan)反應形(xing)成TiC及NbC)以減少(shao)固(gu)(gu)溶體(ti)中碳(tan)含(han)量、耐腐(fu)(fu)蝕性(xing)方(fang)面,以及在降低(di)成本上,皆(jie)比上一代優越(yue)。第(di)三(san)代的(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),則以改進冶煉方(fang)法來生(sheng)產超低(di)碳(tan)和超低(di)氮含(han)量的(de)(de)、可用(yong)大噸位爐子(zi)冶煉的(de)(de)、采用(yong)較少(shao)間隙(xi)固(gu)(gu)溶元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong),以444(18Cr-2Mo)與26-1(26Cr-1Mo)為(wei)(wei)(wei)代表。當這(zhe)些鋼(gang)(gang)(gang)中再加(jia)入(ru)強(qiang)烈碳(tan)化物形(xing)成劑,如(ru)鈦與鈮,則可在焊(han)(han)后不(bu)(bu)(bu)(bu)進行熱處理,也不(bu)(bu)(bu)(bu)會有晶間腐(fu)(fu)蝕出(chu)現。此外(wai),第(di)三(san)代鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)韌性(xing)大大改善(shan),對點狀腐(fu)(fu)蝕也具有良好(hao)的(de)(de)抵抗(kang)能力,包(bao)括抗(kang)應力腐(fu)(fu)蝕能力。
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(dan)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(tan)、氮化合物,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(dan)化合物析出引起的晶界貧鉻,恢復焊接接頭的耐腐蝕性能。

