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1、word铁素体不锈钢的焊接摘要：铁素体不锈钢作为一种不含镍的铬系不锈钢，具有含镍不锈钢所具有的成形性、经济性、耐蚀性、抗氧化性等性能，具有本钱低、耐应力腐蚀性能优异等显著特点，被称为经济型不锈钢。本文主要分析了铁素体不锈钢的开展以与其合金化，同时介绍了基于铁素体不锈钢特性的各种应用。关键字：铁素体 不锈钢 特性 开展 应用不锈钢在如今已得到广泛应用，这是因为它具有许多优越特性，如可成形性、强度与耐腐蚀性。不锈钢开始商业化生产并作为材料用于各种用途大约只有短短50年的历史。304型与430型不锈钢因其最常用而为大家所熟知，其产量占到不锈钢总产量的一半以上。但是，近十年来对不锈钢的需求显著增长，因
2、此，人们一直在开发适用于各种用途的不同种类的不锈钢。以430型不锈钢为代表的铁素体不锈钢的生产本钱比奥氏体不锈钢要低。因而，用铁素体不锈钢制造的产品现在开展很快，例如，铁素体不锈钢的用途之一是制作汽车尾气排放控制系统1,2,3。为了这种用途，现在已经开发了许多种铁素体不锈钢。在宝钢不锈钢事业部总经理楼定波看来，铁素体不锈钢不含镍，可以回避镍价的波动带来的风险；它同样可以防腐、防锈，但价格比含镍的不锈钢具有竞争力，并且，比含镍不锈钢制造更有门槛。1铁素体不锈钢的合金化1.1 铁素体不锈钢合金化的主要目的铁素体不锈钢合金化的目的可以归结为4点：(1)改善耐蚀性；(2)提高强韧性；(3)改善抗氧化性
3、；(4)改善机加工性。众所周知，不锈钢的耐蚀性是由于一种相当薄的外表氧化膜(不导电)，在钢和使用环境之间提供了一种物理势垒(阻挡层)使合金趋于钝化状态。所以提高耐蚀性的关键在于促使钢的外表形成一种连续的(不因沉淀物、夹杂物或第二相的存在而连续)、稳定的(不因强侵蚀环境而击穿或由于缺陷的存在而丧失)、易修复的(被击穿或机械破坏后能自行修复)氧化膜这是铁素体乃至于全部不锈钢合金化的主要出发点。1.2 铁素体不锈钢的合金元素作用铬是氧化膜的主要成分，有助于形成更稳定的氧化膜，同时又是稳定铁素体的主要元素，也是导致新型铁素体不锈钢不断开展的一个重要元素。钼：能显著增加钝化膜的稳定性，在苛刻的侵蚀性环境
4、中防止钝化膜被局部击穿。点蚀电位、临界点蚀温度(CPT)、临界缝隙腐蚀温度(CCT)都随钼含量的增加而提高。钼对提高局部腐蚀抗力的效力约为铬的33倍。铬和钼对耐氯化物溶液腐蚀性能的综合影响可用点蚀指数(PI)来表示如下7：PI=Cr+33Mo。铁索体不锈钢的强韧性主要通过铬和钼的固溶强化来达到。硅和铝：提高合金的高温抗氧化性。铜：有助于增加不锈钢在复原性环境中的外表钝性，如在复原酸环境中。碳和氮：在铁索体不锈钢中间隙元索碳和氮的含量是非常关键的。碳化铬的沉淀可能导致敏化；碳氮化物沉淀可能导致高温脆性，(C+N)总量较高时(200ppm)可使大截面尺寸材料的廷性一脆性转变温度(DBTT)升高到室
5、温以上，把(C+N)总量降低到150ppm以下，使大截面尺寸材料在室温下仍呈韧性状态。镍：降低铁索体不锈钢的应力腐蚀抗力，但是，在不台硫化物的环境中改善全面腐蚀抗力。硫：趋向形成硫化物夹杂，尤其是锰存在时。硫化锰夹杂在钝化氧化层中产生一个脆弱的区域。在酸性溶液中形成侵蚀性的硫化氢(H2S)气体或形成促进腐蚀的接触电池而使耐蚀性下降。所以，在超级铁索体不锈钢中硫含量控制在以下。钛和铌：是碳和氮的稳定化元素也是一种稳定铁索体的元素。众所周知，碳和氮在铁索体中的固溶度远小于固溶体，易在晶界富集导致敏化；同时，焊缝强度随碳氮含量的增加而增加，但是，当(C+N)0.01时，焊缝延性下降；当(C+N)0.
6、03时，焊缝廷性严重下降。因此，需要降低碳和氮的有效含量。其方法之一是加钛和(或)铌稳定化8，对碳含量为0.01的钢，稳定化所需的最低钛含量为Ti+(C+N)，铌的需要量接近化学计算式：Nb=7(C+N)。在钛和铌联合参加时，Nb+Ti=+4(C+N)。但是，最优含量仍需进一步研究。因为过量的稳定剂也会使DBTT升高。2 铁素体不锈钢的特性与类型2.1 铁素体不锈钢的耐大气腐蚀性由于铁素体不锈钢具有良好的耐大气腐蚀性，近来一直被用作建筑物的屋顶和幕墙9。但是，离海较近地区的大气环境特别恶劣，尤其是来自海水空气中的悬浮微粒是相当强的腐蚀性物质，因此，在这些环境下使用的高铬铁素体不锈钢得到了开发。
7、抗大气腐蚀的不锈钢含有高铬和高钼，并添加了少量的铌和钛。该钢种实际含22的铬和的钼，足够的铬和钼对改善不锈钢的耐点蚀能力是必不可少的10。304型和316型奥氏体不锈钢随着周期腐蚀试验周期次数的增加，生锈面积显著增多。相反，如：444型与研发钢种这样的铁素体不锈钢，在前600次试验周期内，生锈面积稍微增加，而在经过更长的试验周期后，生锈面积处于饱和状态。研发钢种(22CrNb，Ti)如此显示出其在任何试验周期生锈面积均为最少的特性。2.2 铁素体不锈钢的耐晶间腐蚀性410L或409型不锈钢由于具有良好的耐腐蚀性、成形性与耐热性而被用作汽车尾气排放控制系统材料11。近几年来，汽车排气的设计温度提
8、高了，这是因为汽车排气温度的升高能够提高催化转化器的转化效率，减少有害气体诸如NOx、SOx以与碳氢化合物(HC)的排放量。但温度的提高可能导致材料的腐蚀条件更恶劣。例如，在排气温度下碳化铬将在消音器上产生沉积物，即在400500的温度下，将导致晶界贫铬，发生晶间腐蚀。由于焊缝区域对晶间腐蚀特别敏感，有必要对含12Cr的铁素体不锈钢提高其耐腐蚀性。解决此问题的另一条途径是研发新的铁素体不锈钢。其中一例是对含12Cr的钢中添加铌。这些钢作为耐晶间腐蚀材料广泛应用于汽车尾气排放系统中，如前导管、中心管与消音器上。众所周知，降低钢中的碳和氮含量对防止晶间腐蚀是相当有效的。这样，在钢中添加铌和钛就可以
9、进一步提高其耐晶间腐蚀性。2.3 铁索体不锈钢的可成形性铁素体不锈钢的用途是如此的广泛，每种用途所要求的铁素体不锈钢的性能又各自不同。然而，铁素体不锈钢的可成形性比奥氏体不锈钢如304钢要差。尽管铁素体不锈钢的10。对于拉延成型制品，很难用铁素体不锈钢代替奥氏体不锈钢，如要代替就必须改变制品的设计，把它设计成拉延成型的形状。2.4 铁素体不锈钢的韧性关于钛和铌对压力成形性的作用已进展了很多研究，其焦点主要集中于平均值的研究，所得出的结论是适量的这些元素可有效地改善压力成形性。但是，过量添加这些元素也会产生有害影响12。例如，随着钛和铌含量的增加，纵向裂纹的转化温度也随之提高。即使铁素体不锈钢具
10、有良好的平均值，但韧性脆性转变温度可能对深冲性造成损坏。由于转变温度对可成形性是决定性的因素之一，在较高的转变温度下，变形可能难以进展。2.5 铁素体不锈钢的高温强度409L(11CrTi)不锈钢被用作汽车排气歧管的材料，排气温度设计为大约800。当排气温度约为900时，使用430J1L(18Cru)不锈钢。但是，排气温度还在提高，这就要求进一步提高不锈钢的质量。这样，传统的高铬铁素体不锈钢的耐热性就不能满足排气歧管的要求。因此，对具有本钱竞争性的耐高温铁素体不锈钢一直有强烈的需求。考虑到这种需求，一直在研究参加铌和钼对高温性能的影响12。3 不同类型的铁素体不锈钢439不锈钢439钢种是在普
11、通铁素体材料430的根底上降低C的含量，同时参加Ti等稳定化元素，使该钢种的耐晶间腐蚀性、高温氧化性、成型性和焊接性均有所提高。其与304钢种相比，虽延伸率较低30左右，但强度、耐腐蚀性相当，且耐腐蚀性优于200系列材料。1. 化学成分 国 家 标准 牌号 化学成分 CSiMnPSCrNiNTi 美 国 ASTM439 0.5 德 国 DIN-2. 机械性能标准 机械性能抗拉强度屈服强度延伸率硬度N/m()N/mHVASTM41520522180DIN420600230233. 主要用途电梯、扶梯装饰用板建筑装饰板，如装饰结构件、结构用管汽车排气系统部件洗衣机内筒JFE443CT不锈钢JFE4
12、43CT的特点1、 优异的抗腐蚀性1 铬含量提高到21%，具有和SUS304同样优异的抗腐蚀性2 因为降低了碳、氮等不纯物质，并添加了具有稳定作用的钛元素，焊接后也能保持良好的抗腐蚀性。2、 价格优势与其稳定性1 因为不添加镍，所以价格比SUS304廉价。2 因为不添加镍、钼，即使这两种金属涨价也不受影响。JFE443CT化学成分钢种相应JIS标准CR铬NI镍MO钼TI钛JFE443CT-SUS430SUS430-JFE439LSUS430LX-SUS304SUS304-JFE443CT机械特性钢种相应JIS标准屈服强度N/2抗拉强度N/2延伸率%平均r值JFE443CT-30548331SU
13、S430SUS43032049029JFE439LSUS430LX24542931SUS304SUS30426064560JFE443CT和SUS304相比：l 密度低。重量一样的情况下，材料面积约可扩大2.5%。l 热导性能好。l 热膨胀少。l 测量结果明确，两者耐腐蚀能力相当。l 比SUS304的r 值高，故深拉性能比拟优越SUS444高耐蚀的铁素体不锈钢1概况 SUS44400Cr18Mo2是一种超低碳氮、含18%铬与2%钼、高耐蚀的铁素体不锈钢。该钢种一般采用铌或钛进展稳定化，可以防止焊接后的晶间腐蚀。与奥氏体不锈钢如SUS304和SUS316L相比，该钢种的最大优势是具有优异的耐氯离
14、子应力腐蚀开裂能力，并且该钢种的耐氯离子点腐蚀能力优于SUS304，与SUS316L相当。因此，该钢种特别适合应用于各种水处理装置。 2化学成分 SUS444具有超低的碳氮杂质元素 SUS444添加了提高耐点腐蚀能力的钼元素 SUS444添加了具有稳定化作用的铌或钛元素 性能牌号 屈服强度 N/mm2抗拉强度 N/mm2延伸率 %维氏 硬度 冷弯 180, d=2aSUS444典型 31048030160合格 SUS444标准 24541020230合格 SUS304标准 20552040200-SUS316L标准 17548040200-3物理特性牌号 密度 g/cm3磁性 热导率,100C,W/m*K热膨胀系数 0100C,mm/m*KSUS444
