Ferritiskt rostfritt stål avser rostfritt stål med kroppscentrerad kubisk ferrit som matrisstruktur vid hög temperatur och normal temperatur. Ferritiskt rostfritt stål har järn och krom som huvudelement, innehåller vanligtvis inte nickel, och vissa innehåller en liten mängd molybden, titan eller niob och andra element. Den har god oxidationsbeständighet, korrosionsbeständighet och kloridkorrosionssprickningsbeständighet. Dessutom har ferritiskt rostfritt stål också egenskaperna för stor värmeledningsförmåga, liten expansionskoefficient, bra oxidationsbeständighet och utmärkt motstånd mot spänningskorrosion. Det används mest för att tillverka delar som är resistenta mot atmosfärisk korrosion, vattenånga, vatten och oxidativ syrakorrosion. Representativa kvaliteter av ferritiskt rostfritt stål är: AISI 410 (UNS S41000), AISI 420 (UNS S42000), AISI 430 (UNS S43000) enligt ASTM; 1.4006, 1.4021, 1.4016, enligt EN-standard...etc.
Ferritiskt rostfritt stål kan delas in i lågt krom, medium krom och högt krom enligt kromhalten. Beroende på stålets renhet, särskilt innehållet av kol- och kväveföroreningar, kan det delas in i vanligt ferritiskt rostfritt stål och ultrarent ferritiskt rostfritt stål. Vanligt ferritiskt rostfritt stål har nackdelarna med sprödhet vid låg temperatur och rumstemperatur, hackkänslighet, hög intergranulär korrosionstendens och dålig svetsbarhet. Även om denna typ av stål utvecklades tidigare, har dess industriella tillämpning varit mycket begränsad. Dessa brister hos vanligt ferritiskt rostfritt stål är relaterade till stålets renhet, särskilt det höga innehållet av mellanliggande element som kol och kväve i stålet. Så länge kolet och kvävet i stålet är tillräckligt lågt kan ovanstående brister i princip övervinnas.
Jämfört medaustenitiskt rostfritt stål, ferritiskt rostfritt stål har bättre korrosionsbeständighet, värmebeständighet och bearbetbarhet. Eftersom ferritfasen knappast kan lösa upp kol har ferrit egenskaperna att vara mjuk och lätt att deformera. Precis som martensitiskt rostfritt stål, eftersom gitterstrukturen är en kroppscentrerad kubisk struktur, är den paramagnetisk, så ferritiskt rostfritt stål är magnetiskt. Austenitiskt rostfritt stål är omagnetiskt på grund av dess ansiktscentrerade kubiska struktur.
Priset på ferritiskt rostfritt stål är inte bara relativt lågt och stabilt, utan har också många unika egenskaper och fördelar. Det har bevisats att ferritiskt rostfritt stål är ett mycket utmärkt alternativt material.
Vanligt ferritiskt rostfritt stål
Sådana stål inkluderar låga, medelhöga och höga kromhalter. Ferritiskt rostfritt stål med låg kromhalt innehåller cirka 11 % till 14 % krom, såsom 00Cr12 och 0Cr13Al i Kina. Amerikansk AISI 400, 405, 406MF-2. Denna typ av stål har god seghet, plasticitet, kalldeformation och svetsbarhet. Eftersom stål innehåller en viss mängd krom och aluminium har det bra oxidationsbeständighet och rostbeständighet. 405 kan användas som petroleumraffineringstorn, tankbeklädnad, ångturbinblad, högtemperatursvavelkorrosionsbeständig anordning, etc. 400 för hushålls- och kontorsapparater, etc. 409 används för bilavgasljuddämpare och kall- och varmvattenrör, etc. Medium krom ferritiskt rostfritt stål, kromhalten är 14% till 19%, såsom 1Cr17 och 1Cr17Mo i Kina. AISI 429, AISI 430, AISI 433, AISI 434, AISI 435, AISI 436, AISI 439 i USA. Denna typ av stål har bättre rost- och korrosionsbeständighet. Dess arbetshärdningskoefficient är liten (n≈2), och den har bra djupdragningsprestanda, men dess duktilitet är dålig. AISI 430 ferritiskt rostfritt stål används för arkitektonisk dekoration, bildekoration, köksutrustning, gasbrännare och delar av salpetersyra industriell utrustning, etc. AISI 434 används för exteriör dekoration av bilar och byggnader. 439 används som en slang för gasvattenberedare, kol- och gasledningar etc. Ferritiskt rostfritt stål med hög kromhalt innehåller 19 % till 30 % krom, såsom Cr18Si2 och Cr25 i Kina, AISI 442, AISI 443 och AISI 446 i USA stater. Sådana stål har god oxidationsbeständighet. AISI 442 används kontinuerligt i atmosfären, den övre gränstemperaturen är 1035°C och den maximala temperaturen för kontinuerlig användning är 980°C. AISI 446 ferritiskt rostfritt stål har bättre oxidationsbeständighet.
Ferritiskt rostfritt stål med hög renhetl
Denna typ av stål innehåller extremt lågt kol, kväve; högt krom, molybden, titan, niob och andra grundämnen. Såsom Kinas 00Cr17Mo, 00Cr18Mo2, 00Cr26Mol, 00Cr30Mo2. Denna typ av stål har goda mekaniska egenskaper (särskilt seghet), svetsbarhet, intergranulär korrosionsbeständighet, gropkorrosionsbeständighet, sprickkorrosionsbeständighet och utmärkt motståndskraft mot spänningskorrosion. Till exempel har 18-2 ferritiskt rostfritt stål bra korrosionsbeständighet i salpetersyra, ättiksyra, NaOH, gropkorrosionsbeständighet i 3% NaCl och FeCl3 motsvarar eller överstiger 18-8 austenitiskt rostfritt stål, 26CrMo stål i många medier Korrosionsbeständighet , speciellt i organiska syror, oxiderande syror och starka alkalier. Den har bra gropkorrosionsbeständighet i starkt kloridmedium. Inga spänningskorrosionssprickor förekommer i klorid, svavelväte, för mycket svavelsyra och stark alkali. 30Cr-2Mo har högre motståndskraft mot gropkorrosion och spaltkorrosion samtidigt som motståndskraften mot spänningskorrosion bibehålls.
Korrosionsbeständighet av ferritiskt rostfritt stål
(1) Jämn korrosion.
Krom är det enklaste elementet att passivera. I den atmosfäriska miljön kan järn-kromlegeringen med en kromhalt på mer än 12% självpassiveras. I oxidationsmediet kan kromhalten passiveras om den är mer än 17 %. I vissa korrosiva medium kan högkrom och molybden, nickel, koppar och andra grundämnen tillsättas för att erhålla god korrosionsbeständighet.
(2) Intergranulär korrosion.
Ferritiska rostfria stål, liksom austenitiska rostfria stål, lider av intergranulär korrosion, men sensibiliseringsbehandlingen och värmebehandlingen för att undvika denna korrosion är precis motsatsen. Ferritiskt rostfritt stål är utsatt för intergranulär korrosion från snabb kylning över 925°C, och tillståndet (sensibiliserat tillstånd) som är mottagligt för intergranulär korrosion kan elimineras efter en kort period av anlöpning vid 650-815°C. Den intergranulära korrosionen av ferritiskt stål är också resultatet av kromutarmning orsakad av karbidutfällning. Därför kan en minskning av innehållet av kol och kväve i stål och tillsats av element som titan och niob minska känsligheten för intergranulär korrosion.
(3) Grop- och spaltkorrosion.
Krom och molybden är de mest effektiva elementen för att förbättra grop- och sprickkorrosionsbeständigheten hos rostfritt stål. När kromhalten ökar, ökar även kromhalten i oxidfilmen, och filmens kemiska stabilitet ökar. Molybden adsorberas på den aktiva metallytan i form av MoO4, vilket hämmar upplösningen av metallen, främjar återpassivering och förhindrar skador på filmen. Därför har ferritiskt rostfritt stål med högt krom- och molybdenhalt utmärkt motstånd mot gropfrätning och spaltkorrosion.
(4) Beständighet mot spänningskorrosionssprickor.
På grund av egenskaperna hos den organisatoriska strukturen är ferritiskt rostfritt stål korrosionsbeständigt i mediet där austenitiskt rostfritt stål ger spänningskorrosionssprickor.
Mekaniska egenskaper hos ferritiskt rostfritt stål
Ferritiskt rostfritt stål kan inte förstärkas genom värmebehandling eftersom det inte sker någon fasförändring. I allmänhet används den efter glödgning vid 700-800°C. På grund av den liknande atomstorleken hos järn och krom är den fasta lösningens förstärkningseffekt liten, sträckgränsen och draghållfastheten för ferritiskt rostfritt stål är något högre än för lågkolstål, och duktiliteten är lägre än för lågkolstål .
1) Sprödhet i rumstemperatur hos vanligt ferritiskt rostfritt stål.
Vanligt ferritiskt rostfritt stål är känsligt för skåror, och den spröda övergångstemperaturen är över rumstemperatur förutom för ferritiskt rostfritt stål med låg kromhalt. Ju högre kromhalt, desto större kallsprödhet. Denna kalla sprödhet är relaterad till de mellanliggande elementen som kol och kväve i stålet, och det ultrarena ferritiska stålet har mycket låg kolhalt i mellanliggande element som kol och kväve, så det kan få god seghet och den spröda övergången temperaturen kan sänkas under rumstemperatur.
2) Högtemperaturförsprödning av vanligt ferritiskt rostfritt stål.
Vanligt ferritiskt rostfritt stål värms upp till över 927°C och kyls sedan snabbt ned till rumstemperatur, plasticiteten och segheten reduceras avsevärt. Denna sprödhet vid hög temperatur är relaterad till den snabba utfällningen av kol (nitrid) föreningar på korngränser eller dislokationer vid en temperatur på 427-927 °C. Att minska kol- och kvävehalten i stålet (med ultraren teknologi) kan avsevärt förbättra denna sprödhet. Dessutom, när det ferritiska stålet värms över 927°C, kommer kornkapaciteten att förgrovas, och de grova kornen kommer att försämra stålets plasticitet och seghet.
3) Bildning av σ-fas.
Enligt järn-krom-fasdiagrammet, när den hålls vid 500-800°C, kommer legeringen som innehåller 40-50% krom att bilda en enfas σ, och legeringen som innehåller mindre än 20% eller mer än 70% krom kommer att bildas en a+σ-dubbelfasstruktur. Bildandet av σ-fas kommer avsevärt att minska stålets duktilitet och seghet. Därför bör ferritiskt rostfritt stål inte användas under en längre tid vid 500-800 °C.
4) Sprödhet vid 475°C.
Ferritiskt stål med hög kromhalt (>15 %) kommer att bli starkt spröda när det förvaras vid 400-500 °C. Denna typ av försprödning tar kortare tid än utfällningen av σ-fasen. Till exempel, när 0,080C-0,4Si-16,9Cr ferritiskt rostfritt stål hålls vid 450°C i 4 timmar, sjunker slagsegheten i rumstemperatur nästan till noll. Graden av sprödhet ökar med ökningen av kromhalten, men segheten kan återvinnas efter behandling över 600 °C. Sprödhet vid 475°C är resultatet av utfällning av den kromrika alfafasen. Sådant stål bör undvika uppvärmning nära 475°C.
Posttid: maj-02-2023