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,再加之磷、硫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(tie)素體不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。
鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)為Fe-Cr-C三元合金,由碳以及諸如Al、Nb、Mo及Ti等添加元素(su)來(lai)(lai)防(fang)止在(zai)焊(han)(han)接(jie)(jie)受熱過(guo)程中(zhong)(zhong)形成奧氏(shi)體(ti)。因此,鐵索體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在(zai)焊(han)(han)后冷卻過(guo)程中(zhong)(zhong)不(bu)會出現(xian)奧氏(shi)體(ti)向馬氏(shi)體(ti)轉變的(de)淬硬現(xian)象。但焊(han)(han)接(jie)(jie)熱所形成的(de)熱影響區近縫帶,由于高溫而促成鐵素(su)體(ti)晶(jing)粒粗大,明顯地降(jiang)低(di)了接(jie)(jie)頭(tou)的(de)韌(ren)性(xing),并且不(bu)可能直(zhi)接(jie)(jie)用熱處(chu)理的(de)方法來(lai)(lai)改善。這(zhe)就(jiu)是(shi)鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)中(zhong)(zhong)最為困難之處(chu)。
現在(zai)(zai)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼已發展(zhan)到了第(di)(di)三(san)代(dai)(dai)品種。第(di)(di)一代(dai)(dai)是完全(quan)依靠鉻作(zuo)為(wei)(wei)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)穩定元素(su)(su),而含碳(tan)量(liang)(liang)(liang)又偏(pian)高,因此(ci)在(zai)(zai)焊接之(zhi)后若不(bu)再進(jin)(jin)行熱處(chu)理,必然會產(chan)生晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)。而且這第(di)(di)一代(dai)(dai)鋼的(de)韌性(xing)(xing)都(dou)偏(pian)低(di)(di)(di),其代(dai)(dai)表(biao)性(xing)(xing)鋼號為(wei)(wei)10Cr17(430)及 16Cr2N(446).第(di)(di)二代(dai)(dai)品種為(wei)(wei)06Cr13Al(405)與(yu)06Cr11Ti(409),其中(zhong)(zhong)鉻與(yu)碳(tan)含量(liang)(liang)(liang)下降(jiang),增加(jia)了強(qiang)烈(lie)的(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)劑,如(ru)06Cr13A1(405)中(zhong)(zhong)加(jia)人 Al,06Cr11Ti(409)加(jia)入鈦。第(di)(di)二代(dai)(dai)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼除了在(zai)(zai)韌性(xing)(xing)方(fang)面(mian)與(yu)第(di)(di)一代(dai)(dai)相(xiang)差(cha)不(bu)大之(zhi)外,在(zai)(zai)工藝(yi)性(xing)(xing)能、固(gu)(gu)碳(tan)(Ti及Nb與(yu)碳(tan)反(fan)應形(xing)成(cheng)(cheng)TiC及NbC)以(yi)減少固(gu)(gu)溶體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)碳(tan)含量(liang)(liang)(liang)、耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)方(fang)面(mian),以(yi)及在(zai)(zai)降(jiang)低(di)(di)(di)成(cheng)(cheng)本上,皆比上一代(dai)(dai)優越。第(di)(di)三(san)代(dai)(dai)的(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼,則以(yi)改(gai)進(jin)(jin)冶煉方(fang)法來生產(chan)超低(di)(di)(di)碳(tan)和超低(di)(di)(di)氮含量(liang)(liang)(liang)的(de)、可用大噸位爐子冶煉的(de)、采(cai)用較少間(jian)隙固(gu)(gu)溶元素(su)(su)的(de)鋼種,以(yi)444(18Cr-2Mo)與(yu)26-1(26Cr-1Mo)為(wei)(wei)代(dai)(dai)表(biao)。當(dang)這些(xie)鋼中(zhong)(zhong)再加(jia)入強(qiang)烈(lie)碳(tan)化物(wu)形(xing)成(cheng)(cheng)劑,如(ru)鈦與(yu)鈮,則可在(zai)(zai)焊后不(bu)進(jin)(jin)行熱處(chu)理,也不(bu)會有(you)晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)出現。此(ci)外,第(di)(di)三(san)代(dai)(dai)鋼的(de)韌性(xing)(xing)大大改(gai)善(shan),對(dui)點(dian)狀腐(fu)蝕(shi)也具有(you)良好(hao)的(de)抵抗(kang)(kang)能力,包(bao)括抗(kang)(kang)應力腐(fu)蝕(shi)能力。
鐵素體不銹鋼焊接接頭的脆化,是這類鋼使用受到限制的主要原因。鐵素體不銹鋼焊接接頭的脆化,主要的問題是同質焊縫及熱影響區,在焊接過程中碳、氮(dan)化合物析出和晶粒長大的作用,特別是碳(tan)、氮化合物的析出,而且幾乎不可能通過熱處理加以消除。而高線度鐵素體不銹鋼在很大程度上消除了焊縫及熱影響區中的碳、氮化合物,極大地改善了焊接性,其焊接結構得到靜越一運的使用。
晶間腐蝕是普通鐵素體不銹鋼的又一主要問題。由于碳、氮在鐵素體不銹鋼中的溶解度很低,在950℃以后迅速析出。因此,同質焊材的焊縫和熱影響區在焊后冷卻過程中就會析出碳、氮化合物,除了引起脆化外還會引起晶界貧鉻和提高晶間腐蝕敏感性,在強氧化介質中發生晶間腐蝕。與奧氏體不銹鋼不同的是鐵素體不銹鋼的敏化溫度較高(950℃以上),因此,在熱影響區產生晶間腐蝕的部位更靠近熔合線。鉻在鐵素體不銹鋼中的擴散速度,遠比在奧氏體不銹鋼中快。所以,只需在700~900℃范圍內短時間保溫,使鉻向貧鉻區擴散,即可消除碳、氮化合物析出引起的晶界貧鉻,恢復焊接接頭的耐腐蝕性能。

