鐵素體型不鏽鋼是含有足夠的鉻或鉻加一些鐵素體形成元素(如鋁、鉬、鈦)的Fe-Cr-C三元合金,其中奧氏體形成元素(如碳和鎳)的含量比較低。按C+N在鐵素體內的含量分為普通純度鐵素體不鏽鋼[w(C+N)>0.05%]、高純度鐵素體不鏽鋼[(C+N)
鐵素體不鏽鋼也可為:分普通鐵素體鋼和高純鐵素體鋼兩大類,後者是運用各種精煉技術生產出的含間隙元素(C和N)極低的一類鐵素體鋼。每一類鐵素體鋼中又可按含Cr量高低分成若干類型。例如,普通鐵素體不鏽鋼低Cr[w(Cr)12%~14%]有Cr13Al,中Cr[w(Cr)=16%~18%]有1Cr17,高Cr[w(Cr)=25%~30%]有1Cr28等;高純鐵素體不鏽鋼中w(C+N)≤0.05%的有00Cr17Mo,w(C+N)≤0.03%的有00Cr27M,w(C+N)≤0.01%~0.015%的有000Cr30Mo2等。碳是強奧氏體形成元素,故低Cr型鋼必須低C才能是鐵素體組織。
常見鐵素體不鏽鋼的化學成分見圖1。
由於普通鐵素體不鏽鋼成本低,耐蝕性好,特別耐應力腐蝕性優越,但塑性較差。高純鐵素體不鏽鋼因C、N總含量降得很低,故其塑性和韌性顯著提高,並能有效地防止晶間腐蝕。鐵素體不鏽鋼都存在著475℃脆性和相析出脆化傾向,因此,只能用作300℃以下的耐蝕鋼和抗氧化鋼,在氧化性的酸類及大部分有機酸和有機酸鹽的水溶液中具有良好的耐酸性。常用於製造化工容器。
經退火處理的鐵素體型棒或試樣的力學性能見圖2。
鐵素體型不鏽鋼一般都是在室溫下具有純鐵素體組織,強度不算很高,塑性、韌性良好;若將其加熱到高溫,也有可能會出現少量的奧氏體組織(對含鉻量較低的鋼)或者根本不出現奧氏體組織,所以在焊接過程的熱循環作用下有可能出現少量或者根本不出現馬氏體組織。因此這類鋼經焊接後不會出現強度顯著下降或淬火硬化的問題,即使出現了少許馬氏體組織也可以通過焊後熱處理來解決。可以說這類鋼焊接接頭的室溫強度不是焊接的主要矛盾;再由於其焊接熱膨脹問題遠比奧氏體型鋼輕微,因而其焊接熱裂紋和冷裂紋的問題也不很突出。
通常所說的鐵素體型不鏽鋼不如奧氏體型不鏽鋼好焊,主要是指焊接過程可能導致焊接接頭的塑性、韌性降低即發生脆化的問題。同其他類型不鏽鋼的焊接一樣,如何保證鐵素體型不鏽鋼焊接接頭具有相同於母材的耐蝕性,也是焊接的關鍵問題;再者對於鐵素體型不鏽耐熱鋼而言,焊接接頭在高溫下長期服役可能出現逐漸脆化的問題也是必須重視的。