Ferritisk rustfrit stål refererer til rustfrit stål med kropscentreret kubisk ferrit som matrixstruktur ved høj temperatur og normal temperatur. Ferritisk rustfrit stål har jern og krom som hovedelementer, indeholder generelt ikke nikkel, og nogle indeholder en lille mængde molybdæn, titanium eller niobium og andre elementer. Det har god oxidationsbestandighed, korrosionsbestandighed og kloridkorrosionsrevnebestandighed. Derudover har ferritisk rustfrit stål også egenskaberne med stor termisk ledningsevne, lille udvidelseskoefficient, god oxidationsmodstand og fremragende spændingskorrosionsbestandighed. Det bruges mest til at fremstille dele, der er modstandsdygtige over for atmosfærisk, vanddamp, vand og oxidativ syrekorrosion. Repræsentative kvaliteter af ferritisk rustfrit stål er: AISI 410 (UNS S41000), AISI 420 (UNS S42000), AISI 430 (UNS S43000) ifølge ASTM; 1.4006, 1.4021, 1.4016, i henhold til EN standard...osv.
Ferritisk rustfrit stål kan opdeles i lavt chrom, medium chrom og højt chrom alt efter chromindholdet. I henhold til stålets renhed, især indholdet af kulstof- og nitrogenurenheder, kan det opdeles i almindeligt ferritisk rustfrit stål og ultrarent ferritisk rustfrit stål. Almindelig ferritisk rustfrit stål har ulemperne ved lav temperatur og stuetemperatur skørhed, hakfølsomhed, høj intergranulær korrosionstendens og dårlig svejsbarhed. Selvom denne type stål blev udviklet tidligere, har dens industrielle anvendelse været stærkt begrænset. Disse mangler ved almindeligt ferritisk rustfrit stål er relateret til stålets renhed, især det høje indhold af interstitielle elementer såsom kulstof og nitrogen i stålet. Så længe kulstoffet og nitrogenet i stålet er lavt nok, kan ovenstående mangler som udgangspunkt overvindes.
Sammenlignet medaustenitisk rustfrit stål, ferritisk rustfrit stål har bedre korrosionsbestandighed, varmebestandighed og bearbejdelighed. Da ferritfasen næsten ikke kan opløse kulstof, har ferrit de egenskaber, at den er blød og let at deformere. Ligesom martensitisk rustfrit stål, da gitterstrukturen er en kropscentreret kubisk struktur, er den paramagnetisk, så ferritisk rustfrit stål er magnetisk. Austenitisk rustfrit stål er ikke-magnetisk på grund af dets ansigtscentrerede kubiske struktur.
Prisen på ferritisk rustfrit stål er ikke kun relativt lav og stabil, men har også mange unikke egenskaber og fordele. Det er blevet bevist, at ferritisk rustfrit stål er et meget fremragende alternativt materiale.
Almindelig ferritisk rustfrit stål
Sådanne stål omfatter lavt, medium og højt chromindhold. Ferritisk rustfrit stål med lavt krom indeholder omkring 11% til 14% krom, såsom 00Cr12 og 0Cr13Al i Kina. Amerikansk AISI 400, 405, 406MF-2. Denne type stål har god sejhed, plasticitet, kold deformation og svejsbarhed. Fordi stål indeholder en vis mængde krom og aluminium, har det god oxidationsbestandighed og rustbestandighed. 405 kan bruges som petroleumsraffineringstårn, tankbeklædning, dampturbineblad, svovlkorrosionsbestandig højtemperaturanordning osv. 400 til husholdnings- og kontorapparater osv. 409 bruges til biludstødningssystemer og koldt- og varmtvandsrør, osv. Medium chrom ferritisk rustfrit stål, kromindholdet er 14% til 19%, såsom 1Cr17 og 1Cr17Mo i Kina. AISI 429, AISI 430, AISI 433, AISI 434, AISI 435, AISI 436, AISI 439 i USA. Denne type stål har bedre rust- og korrosionsbestandighed. Dens arbejdshærdningskoefficient er lille (n≈2), og den har god dybtrækningsydelse, men dens duktilitet er dårlig. AISI 430 ferritisk rustfrit stål bruges til arkitektonisk dekoration, bildekoration, køkkenudstyr, gasbrændere og dele af salpetersyre industrielt udstyr osv. AISI 434 bruges til udvendig udsmykning af biler og bygninger. 439 bruges som en slange til gasvandvarmere, kul- og gasrørledninger osv. Ferritisk rustfrit stål med høj krom indeholder 19% til 30% krom, såsom Cr18Si2 og Cr25 i Kina, AISI 442, AISI 443 og AISI 446 i USA stater. Sådanne stål har god oxidationsmodstand. AISI 442 bruges kontinuerligt i atmosfæren, den øvre grænsetemperatur er 1035°C, og den maksimale temperatur for kontinuerlig brug er 980°C. AISI 446 ferritisk rustfrit stål har bedre oxidationsmodstand.
Højren ferritisk rustfri steel
Denne type stål indeholder ekstremt lavt kulstofindhold, nitrogen; høj chrom, molybdæn, titanium, niobium og andre grundstoffer. Såsom Kinas 00Cr17Mo, 00Cr18Mo2, 00Cr26Mol, 00Cr30Mo2. Denne type stål har gode mekaniske egenskaber (især sejhed), svejsbarhed, intergranulær korrosionsbestandighed, pitting-korrosionsbestandighed, spaltekorrosionsbestandighed og fremragende modstandsdygtighed over for spændingskorrosion. For eksempel har 18-2 ferritisk rustfrit stål god korrosionsbestandighed i salpetersyre, eddikesyre, NaOH, pitting korrosionsbestandighed i 3% NaCl og FeCl3 svarer til eller overstiger 18-8 austenitisk rustfrit stål, 26CrMo stål i mange medier Korrosionsbestandighed , især i organiske syrer, oxiderende syrer og stærke baser. Det har god modstand mod grubetæring i stærkt kloridmedium. Der forekommer ingen spændingskorrosionsrevner i klorid, svovlbrinte, for meget svovlsyre og stærk alkali. 30Cr-2Mo har højere modstandsdygtighed over for grubetæring og sprækkekorrosion, samtidig med at den opretholder modstandskorrosionsbestandigheden.
Korrosionsbestandighed af ferritisk rustfrit stål
(1) Ensartet korrosion.
Chrom er det nemmeste element at passivere. I det atmosfæriske miljø kan jern-chrom-legeringen med et chromindhold på mere end 12% selvpassiveres. I oxidationsmediet kan chromindholdet passiveres, hvis det er mere end 17 %. I nogle ætsende medier kan højchrom og molybdæn, nikkel, kobber og andre elementer tilsættes for at opnå god korrosionsbestandighed.
(2) Intergranulær korrosion.
Ferritisk rustfrit stål lider ligesom austenitisk rustfrit stål af intergranulær korrosion, men sensibiliseringsbehandlingen og varmebehandlingen for at undgå denne korrosion er lige det modsatte. Ferritisk rustfrit stål er tilbøjeligt til intergranulær korrosion fra hurtig afkøling over 925°C, og tilstanden (sensibiliseret tilstand), der er modtagelig for intergranulær korrosion, kan elimineres efter en kort periode med anløbning ved 650-815°C. Den intergranulære korrosion af ferritisk stål er også resultatet af chromudtømning forårsaget af karbidudfældning. Derfor kan reduktion af indholdet af kulstof og nitrogen i stål og tilsætning af elementer som titanium og niobium reducere modtageligheden for intergranulær korrosion.
(3) Pitting og sprækkekorrosion.
Chrom og molybdæn er de mest effektive elementer til at forbedre modstandsdygtigheden over for grubetæring og sprækkekorrosion i rustfrit stål. Når chromindholdet stiger, stiger chromindholdet i oxidfilmen også, og filmens kemiske stabilitet øges. Molybdæn adsorberes på den aktive metaloverflade i form af MoO4, som hæmmer opløsningen af metallet, fremmer repassivering og forhindrer beskadigelse af filmen. Derfor har ferritisk rustfrit stål med højt chrom- og molybdænindhold fremragende modstandsdygtighed over for grubetæring og sprækkekorrosion.
(4) Modstand mod spændingskorrosionsrevner.
På grund af den organisatoriske strukturs karakteristika er ferritisk rustfrit stål korrosionsbestandigt i mediet, hvor austenitisk rustfrit stål frembringer spændingskorrosionsrevner.
Mekaniske egenskaber af ferritisk rustfrit stål
Ferritisk rustfrit stål kan ikke forstærkes ved varmebehandling, fordi der ikke er nogen faseændring. Generelt bruges det efter udglødning ved 700-800°C. På grund af den lignende atomstørrelse af jern og krom er den faste opløsnings styrkende effekt lille, flydespændingen og trækstyrken for ferritisk rustfrit stål er lidt højere end for lavt kulstofstål, og duktiliteten er lavere end for lavt kulstofstål .
1) Stuetemperatur skørhed af almindeligt ferritisk rustfrit stål.
Almindelig ferritisk rustfrit stål er følsomt over for hak, og den skøre overgangstemperatur er over stuetemperatur bortset fra ferritisk rustfrit stål med lavt kromindhold. Jo højere chromindhold, jo større er koldskørhed. Denne kolde skørhed er relateret til de interstitielle elementer såsom kulstof og nitrogen i stålet, og det ultrarene ferritiske stål har meget lavt kulstofindhold i mellemliggende elementer som kulstof og nitrogen, så det kan opnå god sejhed og den skøre overgang temperaturen kan sænkes til under stuetemperatur.
2) Højtemperaturskørhed af almindeligt ferritisk rustfrit stål.
Almindelig ferritisk rustfrit stål opvarmes til over 927°C og afkøles derefter hurtigt til stuetemperatur, plasticiteten og sejheden reduceres betydeligt. Denne højtemperaturskørhed er relateret til den hurtige udfældning af kulstof (nitrid) forbindelser på korngrænser eller dislokationer ved en temperatur på 427-927 °C. Reduktion af kulstof- og nitrogenindholdet i stålet (ved hjælp af ultra-ren teknologi) kan i høj grad forbedre denne skørhed. Når det ferritiske stål opvarmes til over 927°C, vil kornkapaciteten desuden blive groft, og det grove korn vil forringe stålets plasticitet og sejhed.
3) Dannelse af σ-fase.
Ifølge jern-chrom fasediagrammet, når den holdes ved 500-800°C, vil legeringen indeholdende 40%-50% krom danne en enkeltfaset σ, og legeringen indeholdende mindre end 20% eller mere end 70% krom vil dannes en α+σ dobbeltfasestruktur. Dannelsen af σ-fase vil reducere stålets duktilitet og sejhed betydeligt. Derfor bør ferritisk rustfrit stål ikke bruges i længere tid ved 500-800 °C.
4) Skørhed ved 475°C.
Højchrom (>15%) ferritisk stål vil blive stærkt skørt, når det opbevares ved 400-500 °C. Denne form for skørhed tager kortere tid end udfældningen af σ-fasen. For eksempel, når 0,080C-0,4Si-16,9Cr ferritisk rustfrit stål holdes ved 450°C i 4 timer, falder stødsejheden ved stuetemperatur næsten til nul. Graden af skørhed stiger med stigningen i kromindholdet, men sejheden kan genvindes efter behandling over 600 °C. Skørhed ved 475°C er resultatet af udfældning af den chromrige alfafase. Sådant stål bør undgå opvarmning nær 475°C.
Indlægstid: maj-02-2023