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(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼為(wei)Fe-Cr-C三元合金,由碳以及諸(zhu)如Al、Nb、Mo及Ti等添加元素(su)來防止在(zai)焊(han)(han)接受熱(re)過(guo)程中(zhong)形成奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)。因此,鐵(tie)索體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼在(zai)焊(han)(han)后冷(leng)卻過(guo)程中(zhong)不會出現奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)向馬氏體(ti)(ti)(ti)轉變的(de)淬(cui)硬現象。但焊(han)(han)接熱(re)所形成的(de)熱(re)影(ying)響(xiang)區近縫帶,由于高溫而促(cu)成鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)晶(jing)粒粗(cu)大,明顯地降低了接頭的(de)韌性,并且不可能直(zhi)接用熱(re)處理的(de)方(fang)法來改善。這就(jiu)是鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼焊(han)(han)接中(zhong)最為(wei)困難之處。
現在(zai)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼已發(fa)展到了(le)第(di)(di)(di)三代(dai)(dai)品種。第(di)(di)(di)一代(dai)(dai)是(shi)完全依(yi)靠鉻作為(wei)鐵(tie)素體(ti)穩定元(yuan)素,而含(han)碳(tan)量又偏高,因此在(zai)焊接之(zhi)后若(ruo)不(bu)再進(jin)行熱處理(li),必然會產生(sheng)晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。而且這(zhe)第(di)(di)(di)一代(dai)(dai)鋼的(de)(de)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)都偏低(di)(di),其代(dai)(dai)表性(xing)(xing)(xing)鋼號(hao)為(wei)10Cr17(430)及(ji) 16Cr2N(446).第(di)(di)(di)二(er)代(dai)(dai)品種為(wei)06Cr13Al(405)與(yu)(yu)06Cr11Ti(409),其中(zhong)鉻與(yu)(yu)碳(tan)含(han)量下降,增(zeng)加(jia)了(le)強(qiang)烈(lie)的(de)(de)鐵(tie)素體(ti)形(xing)成(cheng)劑(ji),如(ru)06Cr13A1(405)中(zhong)加(jia)人 Al,06Cr11Ti(409)加(jia)入(ru)鈦。第(di)(di)(di)二(er)代(dai)(dai)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼除(chu)了(le)在(zai)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)方(fang)(fang)面與(yu)(yu)第(di)(di)(di)一代(dai)(dai)相差(cha)不(bu)大(da)之(zhi)外(wai)(wai),在(zai)工(gong)藝性(xing)(xing)(xing)能(neng)、固(gu)碳(tan)(Ti及(ji)Nb與(yu)(yu)碳(tan)反應(ying)形(xing)成(cheng)TiC及(ji)NbC)以減少固(gu)溶(rong)體(ti)中(zhong)碳(tan)含(han)量、耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)方(fang)(fang)面,以及(ji)在(zai)降低(di)(di)成(cheng)本上,皆(jie)比上一代(dai)(dai)優(you)越。第(di)(di)(di)三代(dai)(dai)的(de)(de)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼,則以改(gai)進(jin)冶(ye)(ye)煉方(fang)(fang)法(fa)來生(sheng)產超低(di)(di)碳(tan)和超低(di)(di)氮含(han)量的(de)(de)、可(ke)(ke)用大(da)噸位爐子冶(ye)(ye)煉的(de)(de)、采用較少間隙(xi)固(gu)溶(rong)元(yuan)素的(de)(de)鋼種,以444(18Cr-2Mo)與(yu)(yu)26-1(26Cr-1Mo)為(wei)代(dai)(dai)表。當這(zhe)些鋼中(zhong)再加(jia)入(ru)強(qiang)烈(lie)碳(tan)化物形(xing)成(cheng)劑(ji),如(ru)鈦與(yu)(yu)鈮(ni),則可(ke)(ke)在(zai)焊后不(bu)進(jin)行熱處理(li),也不(bu)會有(you)晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)出現。此外(wai)(wai),第(di)(di)(di)三代(dai)(dai)鋼的(de)(de)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)大(da)大(da)改(gai)善,對點狀腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)也具有(you)良好(hao)的(de)(de)抵抗能(neng)力,包括抗應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)能(neng)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。

