以不銹性,耐蝕性為主要特征,且鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)至少為10.5%,其基體以體心立方晶體結(jié)構(gòu)的鐵素體組織(α相)為主,有磁性,一般不能通過熱處理硬化, 但冷加工可使其輕微強(qiáng)化的不銹鋼鍛件,稱為鐵素體型不銹鋼鍛造。
鐵素體不銹鋼碳含量很低,是以鉻為主要合金元素的,w(Cr) =11% ~30%, 在使用狀態(tài)下是以鐵素體組織為主的不銹鋼。此類鋼的單相組織在一定溫度范圍內(nèi)加熱和冷卻時(shí)不發(fā)生相變,因此不能通過熱處理強(qiáng)化。該類鋼具有強(qiáng)磁性,其典型的鋼種是10Cr17,鐵素體不銹鋼按鋼中鉻含量的不同大致分w(Cr) =11% ~ 15%、w(Cr) =16% -20%和 w(Cr) =21% ~30%三類。
鐵素體不銹鋼除具有不銹性和耐一般腐蝕性外,其耐氯化物應(yīng)力腐蝕、耐點(diǎn) 蝕、耐縫隙腐蝕等局部腐蝕性能優(yōu)良,是此類鋼耐蝕性的主要優(yōu)點(diǎn)。
鐵素體不銹鋼強(qiáng)度高,冷加工硬化傾向低,其熱導(dǎo)率高,為奧氏體不銹鋼的 130% ~ 150%,而線脹系數(shù)僅為Cr-Ni奧氏體不銹鋼的60% -70%。與用量大的鉻鎳奧氏體不銹鋼相比,大部分鐵素體不銹鋼不含鎳,只有極個(gè)別的鐵素體不銹鋼含有少量的鎳(w(Ni)=l%),因而是一種節(jié)鎳不銹鋼。
但鐵素不銹鋼自問世以來90年中,與奧氏體不銹鋼相比,其用途是非常有限的,產(chǎn)量也比較低。這是因?yàn)殍F素體不銹鋼,特別是w(Cr) >16%的鐵素體不銹 鋼,其室溫、低溫韌性差,缺口敏感性高,對(duì)晶間腐蝕比較敏感,而且這些缺點(diǎn)隨鐵素體不銹鋼部件截面尺寸的增加、冷卻速度的變慢和焊接的熱影響而更加強(qiáng)烈地顯示出來。近年來,隨著冶煉新工藝的出現(xiàn),鐵素體不銹鋼性能有所改善,發(fā)展了許多焊接性好,可加工性優(yōu)良的鐵素體不銹鋼新品種。
鐵素體不銹鋼在一定的溫度范圍內(nèi)加熱和冷卻不發(fā)生相變,所以不能通過熱處理來強(qiáng)化。鐵素不銹鋼熱處理的目的,主要是為了消除因冷變形加工及焊接所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,改善可加工性和獲得單一的鐵素體組織;其次是通過熱處理消除鑄件在凝固過程中產(chǎn)生的偏析,使其組織均勻化;再次,是為了消除焊接過程中所形成的相變產(chǎn)物和475°C脆性。
常用鐵素體不銹鋼的熱處理方法為退火,退火溫度一般為650~ 850°C,***髙退火溫度不超過850°C,主要是為了避免晶粒長(zhǎng)大以及發(fā)生奧氏體相變,以致在快速冷卻時(shí)發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變而不能達(dá)到軟化的目的。當(dāng)溫度髙于900°C時(shí),還將使晶粒長(zhǎng)大而使其變脆。退火保溫時(shí)間為l~2h,也可按材料厚度計(jì)算保溫時(shí)間 (1. 5min/mm)。
鐵素體不銹鋼在退火后應(yīng)快速冷卻(水冷或空冷),而且一定要縮短在370 ~ 550°C溫度范圍內(nèi)的停留時(shí)間,特別是高鉻鐵素體不銹鋼鍛件。如果在此溫度范圍內(nèi)停留時(shí)間過長(zhǎng),很容易發(fā)生475°C脆性現(xiàn)象,即硬度增高,伸長(zhǎng)率大幅度下降,甚至為零,同時(shí)鐵素體不銹鋼的耐蝕性也將降低。