現(xiàn)代鐵素體不銹鋼

現(xiàn)代鐵素體不銹鋼是指采用現(xiàn)代不銹鋼生產(chǎn)工藝，特別是采用AOD、VOD以及真空爐等精煉技術生產(chǎn)的低碳、氮和超低碳、氮的各類鐵素體不銹鋼。

目前主要有高純鐵素體不銹鋼；超級鐵素體不銹鋼；低碳、氮，超低碳、氮中鉻鐵素體不銹鋼和低鉻鐵素體不銹鋼等。

在我國不銹鋼市場消費結構中，奧氏體所占比例為90%，鐵素體僅為10%。在國際上，鐵素體所占比例為 23%～25%，其中，美國和日本的鐵素體所占比例為40%。

現(xiàn)代鐵素體不銹鋼已廣泛應用于廚房設備、家用電器、建筑裝飾、汽車、環(huán)保、市政建設等等幾乎遍及與人們生活密切相關的各個領域，在汽車、廚房設備等用途中，其產(chǎn)量與消費量還有超過鉻鎳奧氏體不銹鋼的趨勢。同時，隨著現(xiàn)代鐵素體不銹鋼的發(fā)展，其焊接性及抗蝕性都較普通鐵素體類產(chǎn)品有了很大的提高，因而也擴大了其使用領域，特別是在洗衣機內桶、熱水器內膽、汽車排氣管等產(chǎn)品的生產(chǎn)上還只能使用現(xiàn)代鐵素體不銹鋼。

400系鐵素體不銹鋼系指鉻含量在11%～30%之間、在高溫和室溫下鋼的基本組織為體心立方晶體結構，在使用狀態(tài)下以鐵素體為主的不銹鋼。鐵素體不銹鋼具有以下的特點和優(yōu)勢：不含貴重金屬鎳、成本低，稱為經(jīng)濟不銹鋼；應用前景廣闊，可用于家電、汽車、餐廚具、裝飾行業(yè)；耐應力腐蝕性能優(yōu)異；加工硬化傾向小，易于冷鐓、切削；導熱系數(shù)高(是奧氏體鋼的1.5倍)，非常適用于熱交換用途；線膨脹系數(shù)小(是奧氏體鋼的60%)，適用于熱循環(huán)的使用條件；導磁性能優(yōu)異。2100433B

一般可分為普通鐵素體不銹鋼和高純鐵素體不銹鋼兩大類。

鐵素體不銹鋼普通鐵素體

此類鋼包括低、中、高三種鉻含量。低鉻鐵素體不銹鋼，含鉻大約為11%～14%，如中國的00Cr12，0Cr13Al。美國的AISI400、405、406MF-2（見表）。此類鋼具有良好的韌性，塑性，冷變形性及可焊性。由于鋼中含有一定量鉻、鋁，因此有較好的抗氧化性和不銹性。405可用作石油精煉塔、槽襯里、蒸汽渦輪機葉片、耐高溫硫腐蝕裝置等。400用作家庭及辦公室用具等。409用于汽車排氣消音系統(tǒng)裝置及冷、溫水管等。中鉻鐵素體不銹鋼，鉻含量為14%～19%，如中國的1Cr17、1Cr17Mo。美國的AISI429、430、433、434、435、436、439。此類鋼有著較好的耐銹性和耐蝕性。其加工硬化系數(shù)較小（n≈2），有著良好的深拉性能，但延性較差。430用作建筑裝飾、汽車裝飾、廚房裝備、氣體燃燒器及硝酸工業(yè)裝置的部件等。434用于汽車，建筑的外部裝飾。439用作燃氣熱水器、煤、氣管線的軟管等。高鉻鐵素體不銹鋼含鉻量19%～30%，如 中 國 的 Cr18Si2、Cr25，美國 的AISI442、443、446。此類鋼有良好的抗氧化性。442在大氣中斷續(xù)使用，上限溫度為1035℃，連續(xù)使用最高溫度為980℃。446有更好的抗氧化性。

鐵素體不銹鋼高純鐵素體

此類鋼含有極低碳、氮;高鉻、鉬、鈦、鈮等元素。如中國的00Cr17Mo、00Cr18Mo2、00Cr26Mol、00Cr30Mo2國外18-2、Cr26Mol、25Cr-5Ni-4Mo-Nb、MoNiT、Al29-4、Al29-4-2。這類鋼有良好的力學性能（特別是韌性），焊接性能，耐晶間腐蝕性，耐點蝕、縫隙腐蝕性，優(yōu)異的耐應力腐蝕破裂性。如18-2在硝酸，醋酸，NaOH中有良好耐蝕性，在3%NaCl和FeCl₃中耐點蝕性相當或超過18-8奧氏體鋼，耐SCC性遠超過18-8鋼。26CrMo鋼在許多介質中耐腐蝕，特別是有機酸，氧化性酸，強堿中。在強氯化物介質中有良好的耐點蝕性。在氯化物、硫化氫、過多硫酸及強堿中不產(chǎn)生應力腐蝕開裂。30Cr-2Mo在保持耐應力腐蝕同時具有更高耐點蝕、縫隙腐蝕性。加少量鎳的鋼，提高在還原性酸中的性能。

鐵素體不銹鋼因無相變，不能靠熱處理強化。一般在700～800℃退火后使用。由于鐵鉻原子尺寸相差不多固溶強化效果較小，鐵素體不銹鋼屈服強度、抗拉強度略高于低碳鋼，延性則低于低碳鋼。

普通鐵素體不銹鋼易產(chǎn)生脆性：（1）室溫脆性。普通鐵素體不銹鋼對缺口敏感，脆性轉變溫度除了低鉻（如405）外均在室溫以上，鉻量愈高冷脆性愈大。這種冷脆性與鋼中碳、氮等間隙元素有關，而超純鐵素體鋼由于碳、氮等間隙元素含碳非常低，可得到良好的韌性，脆性轉變溫度可降至室溫以下。

（2）高溫脆化。普通鐵素體不銹鋼加熱到927℃以上后急冷至室溫，塑性和韌性顯著降低。這種高溫脆化與碳（氮）化物在427～927℃溫度迅速地在晶界或位錯上析出有關。降低鋼中碳氮含量（采用超純技術）可以極大的改善此脆性。此外，鐵素體鋼加熱到927℃以上晶粒容量粗化，粗大晶粒將使鋼的塑性，韌性惡化。

（3）σ-相的形成。根據(jù)鐵-鉻相圖（見圖1），在500～800℃保溫，含鉻40%～50%合金將形成單一相σ，含鉻小于20%或大于70%的合金，將形成α σ雙相組織。σ-相形成會顯著地降低鋼的塑性和韌性。所以此類鋼不宜在500～800℃長時間使用。

（4）475℃脆性。高鉻（>15%）鐵素體鋼，在400～500℃保溫將強烈脆化。這種脆化所需時間較σ相析出短，例如0.080C-0.4Si-16.9Cr鋼在450℃保溫4h，室溫沖擊韌性幾乎下降到零。脆化程度隨鉻含量增加而增加，但在600℃以上處理可恢復韌性。475℃脆化是由于富鉻α′相沉淀的結果。此類鋼應避免在475℃附近加熱。

中文名稱

高純鐵素體不銹鋼

英文名稱

high-purity ferritic stainless steel

定　　義

鋼中碳和氮總含量極低的高耐蝕性鐵素體不銹鋼。

應用學科

材料科學技術（一級學科），金屬材料（二級學科），鋼鐵材料（三級學科），鋼鐵材料品種（四級學科）