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,再加之硫、磷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(tie)(tie)(tie)素(su)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)為(wei)鐵(tie)(tie)(tie)-鉻(ge)(ge)-碳三元合金,由鉻(ge)(ge)以及諸如鋁、鈮、鉬(mu)及鈦等(deng)添加元素(su)來(lai)防(fang)止在焊接受熱(re)過程中(zhong)形成(cheng)奧氏體。因此,鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在焊后冷卻過程中(zhong)不(bu)(bu)(bu)會出現奧氏體向馬氏體轉變的(de)淬硬現象。但焊接熱(re)所形成(cheng)的(de)熱(re)影響(xiang)區近縫帶,由于高(gao)溫而促(cu)成(cheng)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體晶粒粗大,明顯地降低了接頭的(de)韌性,并且不(bu)(bu)(bu)可(ke)能直(zhi)接用(yong)熱(re)處(chu)理的(de)方(fang)法來(lai)改善。這(zhe)就是鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊接中(zhong)最為(wei)困難之處(chu)。
現在鐵素體不銹鋼已發展到了第三代品種。第一代是完全依靠鉻作為鐵素體穩定元素,而含碳量又偏高,因此在焊接之后若不再進行熱處理,必然會產生晶間腐蝕。而且這第一代鋼的韌性都偏低,其代表性鋼號為430、442及446.第二代品種為405與409,它們的鉻與碳含量下降了,而加了強烈的鐵素體形成劑,如405是加入鋁,409加入鈦。第二代鐵素體不銹鋼除了在韌性方面與第一代相差不大之外,在工藝性能、固碳(鈦及鈮與碳反應形成TiC及NbC)以減少固溶體中碳含量、耐腐蝕性方面,以及在降低成本上,皆比上一代優越。第三代的鐵素體不銹鋼,則以改進冶煉方法來生產超低碳和超低氮含量的、可用大噸位爐子冶煉的、采用較少間隙固溶元素的鋼種,以444(18Cr-2Mo)與26-1(26Cr-1Mo)為代表。當這些鋼中再加人強烈碳化物形成劑,如鈦與鈮,則可在焊后不進行熱處理,也不會有晶間腐蝕出現。此外,這第三代鋼的韌性大大改善,對點狀腐蝕也具有良好的抵抗能力,包括抗應力腐蝕能力。
鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)焊接接頭的(de)(de)(de)脆化,是(shi)(shi)這(zhe)類鋼(gang)使用(yong)(yong)(yong)受到(dao)限(xian)制(zhi)的(de)(de)(de)主要(yao)原(yuan)因(yin)。鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)焊接接頭的(de)(de)(de)脆化,主要(yao)的(de)(de)(de)問題(ti)是(shi)(shi)同質(zhi)焊縫及熱影響區在焊接過程中(zhong)碳(tan)、氮(dan)化合(he)物析出和(he)晶粒長大的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)(yong),特別是(shi)(shi)碳(tan)、氮(dan)化合(he)物的(de)(de)(de)析出,而(er)且幾乎(hu)不可能(neng)通過熱處(chu)理加以消除(chu)。而(er)高純度鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)在很大程度上(shang)消除(chu)了焊縫及熱影響區中(zhong)的(de)(de)(de)碳(tan)、氮(dan)化合(he)物,極大地改(gai)善(shan)了焊接性(xing),其焊接結(jie)構得到(dao)越(yue)來越(yue)廣泛的(de)(de)(de)使用(yong)(yong)(yong)。
晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕是(shi)普通(tong)鐵(tie)(tie)素體(ti)不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)又一(yi)主要問題。由于碳(tan)、氮(dan)在(zai)鐵(tie)(tie)素體(ti)不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)溶解(jie)度(du)很低,在(zai)950℃以(yi)后迅速析出。因(yin)此,同(tong)(tong)質焊材的(de)(de)焊縫和熱(re)影(ying)響(xiang)區(qu)在(zai)焊后冷卻過程(cheng)中(zhong)(zhong)就會析出碳(tan)、氮(dan)化(hua)合(he)(he)物,除了引起(qi)(qi)(qi)脆化(hua)外還會引起(qi)(qi)(qi)晶(jing)界貧(pin)鉻(ge)和提高晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕敏感性(xing),在(zai)強氧化(hua)介(jie)質中(zhong)(zhong)發生(sheng)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕。與奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)不同(tong)(tong)的(de)(de)是(shi)鐵(tie)(tie)素體(ti)不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)敏化(hua)溫度(du)較高,在(zai)950℃以(yi)上。因(yin)此,在(zai)熱(re)影(ying)響(xiang)區(qu)產生(sheng)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕的(de)(de)部位(wei)更(geng)靠近熔合(he)(he)線(xian)。鉻(ge)在(zai)鐵(tie)(tie)素體(ti)不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)擴散(san)速度(du)遠比(bi)在(zai)奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)快,所(suo)以(yi)只需700℃~900℃的(de)(de)范圍內(nei)短時間(jian)保溫,使鉻(ge)向(xiang)貧(pin)鉻(ge)區(qu)擴散(san),即可消除碳(tan)、氮(dan)化(hua)合(he)(he)物析出引起(qi)(qi)(qi)的(de)(de)晶(jing)界貧(pin)鉻(ge),恢復焊接(jie)接(jie)頭的(de)(de)耐腐(fu)蝕性(xing)能。

