铁素体不锈钢在加热冷却时都没有α'γ'转变,始终保持铁素体组织。这类钢含铬量较高,为17%~28%,主要是作为热稳定钢,也可作为耐蚀钢。铁素体不锈钢由于不含镍,生产制造成本要比奥氏体不锈钢低,但其热稳定性和耐蚀性在有些情况下,比奥氏体不锈钢还要好,特别是耐氯离子腐蚀。因此,大力推广铁素体不锈钢的应用,不但可以降低成本,而且还能节约宝贵的镍资源。这样看来,使用铁素体不锈钢不仅可以节约镍,而且还是在许多特殊使用环境中的最佳选材。
高纯Cr26Mo1是高纯铁素体不锈钢发展最早的一种,它的性能特点是:①. 在含氯化物的环境中有良好的耐孔蚀,耐缝隙腐蚀性;②. 良好的耐氯化物应力腐蚀破裂性;③. 良好的耐晶间腐蚀性;④. 在广泛的腐蚀环境中良好的耐蚀性;⑤. 焊后较好的韧性、延性。主要用作处理碱、有机酸、硝酸、漂白液、尿素和含氯化物冷却水的设备。
一、化学成分
高纯Cr26Mo1、S44629 不锈钢的化学成分见表2-29。
三、力学性能
与Cr-Ni奥氏体不锈钢相比,这种钢屈服强度较高,延伸率较低。表2-30列出了此种钢的室温力学性能。表2-30和图2-32指出了343~482℃时效后力学性能的变化。从表2-30和图2-33中可知,高纯Cr26Mo1、S44629 不锈钢室温有足够的冲击韧性;管材较板材有更高的塑性;横、纵向性能没有显著的差别,这说明各向异性不明显,但高纯Cr26Mo1不锈钢仍存在475℃脆性,最高长期使用温度不得超过300℃。
高纯铁素体不锈钢 Cr26Mo1 的脆性转变温度见图 2-33 和 图 2-34。可以看出,即使 C+N≤150 ppm,Cr26Mo1钢的脆性转变温度仍受材料尺寸、冷却速度的影响。这就是韧性的尺寸效应和冷却速度效应,这些效应的存在主要是铁素体不锈钢中碳、氮溶解度极低,钢中碳、氮化物易析出所致。此钢种在工程上应用最大厚度不得超过6mm为宜(特别是承受动载荷的焊接件和设备)。
高纯Cr26Mo1不锈钢的高温力学性能见图2-35。温度超过500~600℃,钢的强度迅速下降,塑性显著上升。
四、耐蚀性
表2-31列出高纯Cr26Mo1、高纯Cr30Mo2 以及316L不锈钢在各种条件下腐蚀试验的结果。
a.耐应力腐蚀
高纯Cr26Mo1、S44629 不锈钢有着优异的耐应力腐蚀破裂性能,特别在氯化物和含氧化剂的NaOH溶液中更为突出,例如表2-31所示,高纯Cr26Mo1不锈钢在42%MgCl2沸腾溶液中屈服应力为392MPa试验1000小时也不会发生破裂。但是高纯Cr26Mo1耐应力腐蚀破裂也是有条件的,例如在敏化态和中温时效态,遭受不适宜冷加工以及承受过大的载荷应力时,也显著降低钢的耐应力腐蚀性能,从而产生应力腐蚀破裂。
b. 耐孔蚀、耐缝隙腐蚀性
高纯Cr26Mo1、S44629 不锈钢耐孔蚀、耐缝隙腐蚀性能优于316L不锈钢,但由于其Mo含量较低,此钢种不适用于耐海水腐蚀的一些场合(温度低者除外)。
c. 耐无机酸的腐蚀
高纯Cr26Mo1、S44629 不锈钢不会析出碳化物,氯化物,因此不会形成贫Cr层,所以有特别优异的耐晶间腐蚀性能。在低浓度的盐酸、硫酸中耐蚀性优于00Cr17Ni14Mo2等奥氏体不锈钢,但是在高浓度的非氧化性的无机酸中,腐蚀率急剧增加,要特别小心。
d. 耐有机酸的腐蚀
高纯Cr26Mo1、S44629 不锈钢具有特别优异的耐有机酸腐蚀性能,对甲酸、乙酸及这些酸的混酸均显示出优异的耐蚀性(见表2-32)。
e.耐碱
表2-31示出高纯Cr26Mo1、S44629 不锈钢在隔膜法合成NaOH制造设备的浓缩工序腐蚀结果。特别是隔膜法合成NaOH的工艺流体中含有微量NaO、CIO3及多量的NaCl泥浆,其设备既要求耐蚀又要求耐磨,用高纯Cr26Mo1不锈钢远优于纯Ni钢。
五、冷热加工和热处理
高纯Cr26Mo1、S44629 不锈钢适宜的热加工温度为870~1150℃。正常热处理温度为870~920℃加热后急冷。
高纯Cr26Mo1、S44629 不锈钢易于冷加工,硬化速度低于18-8型Cr-Ni奥氏体不锈钢,表2-33系冷加工变形量对高纯Cr26Mo1钢力学性能的影响。
六、成型性
表2-34示出0.7mm高纯Cr26Mo1、S44629 不锈钢板成型性试验结果。高纯Cr26Mo1不锈钢的n值小,加工硬化倾向小,值大深拉深加工比较容易,但较奥氏体钢胀形性差。成型性类似于普通430(Cr17%)钢。
七、焊接性
高纯Cr26Mo1、S44629 不锈钢可采用钨极氩弧焊和金属极氩弧焊接,当需要填丝时可采用同样的材料,多层焊接,不接触工艺流体的一面可使用奥氏体00Cr17Ni14Mo2焊条。焊前焊后均需仔细清洗焊件,防止杂质污染,焊接过程应防止碳、氮、氧等进入焊缝中。焊接热输人要低。棉缝脆性转变温度在-50-0℃附近波动。这与截面尺寸,碳氯、氧污染的程度,焊接工艺操作有关。
八、用途
化学加工工业(醋酸、乳酸等有机酸,苛性钠浓缩工程),食品工业,石油精炼工业,电力工业,水处理和污染控制等用热交换器,压力容器,罐和其他设备。