铁素体不锈钢的特性及应用

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。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。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1.2％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。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型及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(22Cr—1.2Mo—Nb，Ti)则显示出其在任何试验周期生锈面积均为最少的特性。

　　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、成形性及耐热性而被用作汽车尾气排放控制系统材料。近几年来，汽车排气的设计温度提高了，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以及碳氢化合物(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400～500℃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12％Cr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12％Cr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、中心管及消音器上。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进一步提高其耐晶间腐蚀性。

　　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γ值、即深冲性指数在1.0～2.0较宽的范围变化，但n值，即延展性指数有限，约为0.2，比奥氏体不锈钢的0.4～0.65低。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。

　　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行了很多研究，其焦点主要集中于平均γ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。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有良好的平均γ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，变形可能难以进行。

　　5 铁素体不锈钢的高温强度

　　409L(11Cr—Ti)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(18Cr—0.4Nb—0.5Cu)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，对具有成本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，一直在研究加入铌和钼对高温性能的影响。