一、优点
冷加工硬化倾向较低(图4.2),对于较大冷变形,一般也不需中间退火处理,易于冷弯、冲压、扩管、卷边、旋压、冷锻和切削。
有优良的耐全面腐蚀和耐各种局部腐蚀的性能,特别是耐氯化物应力腐蚀性能优异,在氯化物的一些试验结果见图4.3、表4.1和表4.2。在实际应用中尚未见氯化物应力腐蚀断裂实例。
铁素体不锈钢热导率高,约为铬镍奥氏体不锈钢的135%,非常适于有热交换的用途;热胀系数小,仅约为铬镍奥氏体不锈钢的60%,非常适于有热胀冷缩、有热循环的使用条件,例如以水为介质的蒸发器 和热交换器的传热管和隔板等典型用途。有磁性,可用做耐蚀软磁材料,如电磁阀、电磁锅等。表4.3列出了1Cr17(430)与0Cr18Ni10(304)物理性能的对比。
二、缺点和不足、影响因素、产生原因和改进方向
概括起来,传统铁素体不锈钢有三方面缺点和一个不足。三方面缺点是存在三个脆性区;脆性转变温度高且室温韧性低和晶间腐蚀更敏感;与18-8型铬镍奥氏体不锈钢相比,一个不足是冷成型性尚需进一步改善。
①. 有三个脆性区,即475℃脆性、中温脆性和高温脆性,见图4.4和图4.5,此时铁素体不锈钢的硬度显著增加,塑、韧性急剧下降。
②. 脆性转变温度高且室温韧性低(见图4.6);而且钢的韧性还受高温和冷却速度以及截面尺寸的重大影响。
③. 与铬镍奥氏体不锈钢相比,对晶间腐蚀更敏感(见图4.7) , 由于存在上述三方面缺点,特别是高温脆性和脆性转变温度高,室温韧性低以及对晶间腐蚀敏感,而且经焊接后,这些缺点更加显示出来,使传统铁素体不锈钢性能进一步恶化,严重影响了传统铁素体不锈钢在焊接用途方面的应用。
④. 冷成型性需进一步改善。虽然低、中铬传统铁素体不锈钢已具有良好的冷成型性,包括优良的深冲性,但是,与18-8铬镍奥氏体不锈钢相比还有一些差距,n值较低,但与低碳钢相近,已无太大提高余地,而r值与低碳钢相比,尚有很大潜力,有待进一步提高(图4.8),同时,深冲件表面易出现皱褶,钢的抗皱性尚需进一步改善,图4.9系1Cr17(430)不锈钢锅深冲后的表面皱褶。由于铁素体不锈钢冷加工硬化倾向小,伸长率低,Er(埃里克森杯突值)值小,一般不适于单纯胀形成型,但能用于深冲与胀形(鼓凸)复合型冷成型。
表4.4(a)中简要列出了传统铁素体不锈钢的缺点与不足以及影响因素、产生原因和改进方向。从表中可看出,除475℃脆性(α'脆性)和中温脆性(σ相等析出引起的脆性),只要不在高于260℃或300℃下长期使用,便没有任何危险外,高温脆性,脆性转变温度高和室温韧性低,对晶间腐蚀的敏感性以及需要改善的冷成型性(包括抗皱性)等均需采取降低钢中的间隙元素含量,细化钢的晶粒,加入稳定化元素钛、铌以及优化铁素体不锈钢的生产工艺等措施来达到。而现代铁素体不锈钢的产生,就是采取这些措施后所获得的可喜进展。
虽然对于475℃脆性和中温脆性只要不在脆性温度范围长期使用就不必有任何担心,但在冶金厂高铬铁素体不锈钢的热轧卷板生产中,则必须考虑解决这一因素所引起的脆性问题,其中热轧后快冷通过脆性区则是最佳途径。