铁素体不锈钢 |Ferritic stain less steel

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。

产品分类 / 用途

10Cr17、(430)、1Cr17Ti(437)

  ( 10Cr17) 430 不锈钢、(1Cr17Ti) 437 不锈钢,这是两种中等铬含量的铁素体不锈钢。当( 10Cr17) 430 不锈钢中含碳量较高而铬含量较低时,此钢的组织结构除铁素体外还有一定量的珠光体或铁素体+碳化物。(1Cr17Ti) 437不锈钢由于低碳并加Ti稳定化元素,此钢的组织结构为纯铁素体。它的耐晶间腐蚀性,成型性和焊接性均优于( 10Cr17)430不锈钢。这二种铁素体不锈钢脆性转变温度均在室温以上,而且都对缺口敏感,所以不适于制作在室温以下承受载荷的设备和部件,通常使用的钢材截面尺寸一般不允许超过4mm。( 10Cr17)430不锈钢、(1Cr17Ti)437不锈钢在大气、水蒸气等介质中具有不锈性,但当介质中含有较高氯离子时,不锈性则嫌不足。这二种钢在氧化性酸溶液中均有接近304不锈钢321不锈钢的耐蚀性。由于这两种钢具有耐蚀性、力学性能以及热导率高的特点,它们主要用于生产硝酸、硝铵的化工设备,如吸收塔、热交换器、酸槽输送管道、贮槽等,薄板广泛用于建筑内装修、日用办公设备、厨房器具、汽车装饰、气体燃烧器等。


一、化学成分


( 10Cr17) 430 不锈钢、(1Cr17Ti) 437 不锈钢的化学成分见表2-8。


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三、力学性能


( 10Cr17)430不锈钢、(1Cr17Ti)437不锈钢的力学性能见表 2-9 。


( 10Cr17)430不锈钢高温抗张性能见图 2-13。


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( 10Cr17)430不锈钢蠕变破断强度见图 2-14。



四、耐蚀性


 a. 均匀腐蚀


  ( 10Cr17)430不锈钢、(1Cr17Ti)437不锈钢在氧化性环境中耐蚀性强。然而在非氧化酸及活化作用的溶液中耐蚀弱,只能作为制造醋酸用设备的耐蚀材料。


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  ( 10Cr17)430不锈钢、(1Cr17Ti)437不锈钢耐均匀腐蚀性能见表2-10,图2-15,图2-16。


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   ( 10Cr17)430不锈钢、(1Cr17Ti)437不锈钢在硫酸溶液中使用,室温时允许使用浓度在0.5%以下,90%以上,66℃以下允许使用的浓度0.1%以下95%以上。在硝酸溶液中,HNO3浓度<20%时可用至沸腾温度,20%~40%,使用温度<70℃,40%~70%,<60℃。


 b. 耐晶间腐蚀 


  铁素体不锈钢中C,N溶解度比奥氏体不锈钢小,而由于Cr,C等在铁素体中扩散速度快,容易生成碳化物和氮化物,因此表现出晶间腐蚀特性与奥氏体不锈钢不同。图2-17指出10Cr17钢敏化温度范围在400~600℃附近,在1100℃以上高温区暴露也产生敏化,此敏化的高温区,是冷却途中通过400~600℃时生成碳化物的结果,此碳化物生成极快。在700~850℃温度区稳定化处理,碳化物生成时产生的Cr贫化,由于Cr的再扩散,敏化消失。(1Cr17Ti)437不锈钢,由于低C加Ti稳定化,可抑制钢的敏感性。


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 ( 10Cr17)430不锈钢、(1Cr17Ti)437不锈钢在760~816℃退火处理在硫酸+硫酸铜+铜屑法,65%HNO3法检验均无晶间腐蚀(见表2-11)。


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五、抗氧化性


( 10Cr17)430不锈钢的抗氧化性见图2-18。


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六、冷热加工性


 ( 10Cr17)430不锈钢、(1Cr17Ti)437不锈钢开始热加工温度为1050~1150℃,为了获得微细晶粒和较好的塑性,热加工终止温度应<850℃并保证足够的变形量。


  退火:热轧带在罩式炉退火,退火温度为825~875℃,>8小时。


  冷轧带在连续退火酸洗炉的冷线或混线上处理,处理温度控制在850~860℃。



七、成型性


 ( 10Cr17)430不锈钢、(1Cr17Ti)437不锈钢与软钢比较,屈服强度和抗张强度高,延伸率小,其塑性基本与软钢相似。评价10Cr17,0Cr17Ti薄板冷成型性指标,采用塑性应变比(y值)及加工硬化指数(n值)。这些指标可用来描述材料的深拉伸性、胀形性及扩孔性。伴随着成型还出现皱折(ridging)和纵裂(二次加工性)问题。



a. 胀形性


( 10Cr17)430不锈钢 n值为0.21~0.22,(1Cr17Ti)437不锈钢的n值为0.22~0.23,较430不锈钢稍大些(见表2-11)。n值和Er值之间关系如图2-19所示,板厚0.6~1.0mm,Er值随n值变化在9.0~12。显然10Cr17不锈钢板有着中等的胀形性。


图 19.jpg


 使用阴模直径与直径几乎相同的球底冲头,如选用有效润滑油,430不锈钢板可以得到与304不锈钢相同的Er值。日本不锈钢公司记载了Er值的资料(见表2-12)。


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 b. 深拉伸性


  深拉伸性(CCV值)与塑性应变比(值)有密切的关系(见图2-20),γ值愈大,深拉伸愈好(CCV值愈小)。( 1Cr17)430不锈钢、(1Cr17Ti)437不锈钢的γ值n值见表2-11。为获得较大y值,应采用合理的冶金工艺,保证冷轧薄板有较大织构系数{111}/{110}比,就能得到较大的值和较小的各向异性。


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 c. 皱折


  430和437铁素体不锈钢薄板,拉伸加工,深拉伸加工时容易引起皱折(ridging),这种波纹状起伏是沿着延伸方向如图2-21。皱折程度与钢的成分,钢铸造组织,热轧,退火工艺,冷轧工艺有关,受冷轧薄板织构系数{111}/{110}比的影响,皱折不仅损坏制品外观,而且在皱折显著的地方容易引起破损。因此,对冷成型器件,特别是深拉伸制品用的Cr17钢板,应保证材料有较高的y值,较低的Δy值、ridging值。


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八、焊接性


 ( 10Cr17)430不锈钢焊接时,焊接热影响区(HAZ)组织发生变化,即875℃以上,一部分组织转变成γ相,随后冷却过程中,这部分γ相转变成马氏体,此条状马氏体在晶界上多呈不连续状(图2-22)。此马氏体相硬度随碳量增加而提高,通常维氏硬度达到250~300,同时由于高温热循环结晶晶粒粗大化,这都成为HAZ的脆性、韧性降低的原因,因此焊后应在750~850℃进行退火处理,使板条状马氏体组织转变成铁素体+碳化物,改善HAZ的脆性。因此,430不锈钢是可以焊接的,但通常采用小电流,高焊速并使用焊接层次尽量少的焊接工艺。截面尺寸大于6mm的板、管材不宜用作焊接结构件。430不锈钢焊后不适于在导致其晶间腐蚀的氧化性酸中使用。(1Cr17Ti)437不锈钢由于加入稳定化元素Ti,钢组织成为单一铁素体,HAZ延性,韧性可相当程度的改善。437不锈钢可焊性较430不锈钢好。但焊接时高温热循环结晶晶粒粗大化问题仍然存在,因此,与430不锈钢一样,焊接时限制板厚,焊接热量输入。


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九、用途


  主要用于生产硝酸、硝铵的化工设备,如吸收塔,热交换器,酸槽,输送管道,贮槽等。薄板广泛用于建筑内装修,日用办公设备,厨房设备、器具,电气制品,食品陈列装备,餐饮产业的冷冻冷藏车,器具,汽车装饰,气体燃烧器等。