Ferritisk rustfritt stål refererer til rustfritt stål med kroppssentrert kubisk ferritt som matrisestruktur ved høy temperatur og normal temperatur. Ferritisk rustfritt stål har jern og krom som hovedelementer, inneholder vanligvis ikke nikkel, og noen inneholder en liten mengde molybden, titan eller niob og andre elementer. Den har god oksidasjonsmotstand, korrosjonsbestandighet og kloridkorrosjonsresistens. I tillegg har ferritisk rustfritt stål også egenskapene til stor termisk ledningsevne, liten ekspansjonskoeffisient, god oksidasjonsmotstand og utmerket motstand mot spenningskorrosjon. Det brukes mest til å produsere deler som er motstandsdyktige mot atmosfærisk korrosjon, vanndamp, vann og oksidativ syrekorrosjon. Representative kvaliteter av ferritisk rustfritt stål er: AISI 410 (UNS S41000), AISI 420 (UNS S42000), AISI 430 (UNS S43000) i henhold til ASTM; 1.4006, 1.4021, 1.4016, i henhold til EN-standard...osv.
Ferritisk rustfritt stål kan deles inn i lavt krom, middels krom og høyt krom i henhold til krominnholdet. I henhold til stålets renhet, spesielt innholdet av karbon- og nitrogenurenheter, kan det deles inn i vanlig ferritisk rustfritt stål og ultrarent ferritisk rustfritt stål. Vanlig ferritisk rustfritt stål har ulempene med lav temperatur og romtemperatur sprøhet, hakkfølsomhet, høy intergranulær korrosjonstendens og dårlig sveisbarhet. Selv om denne typen stål ble utviklet tidligere, har dens industrielle anvendelse vært sterkt begrenset. Disse manglene til vanlig ferritisk rustfritt stål er relatert til stålets renhet, spesielt det høye innholdet av interstitielle elementer som karbon og nitrogen i stålet. Så lenge karbonet og nitrogenet i stålet er lavt nok, kan man i utgangspunktet overvinne de ovennevnte manglene.
Sammenlignet medaustenittisk rustfritt stål, ferritisk rustfritt stål har bedre korrosjonsbestandighet, varmebestandighet og bearbeidbarhet. Siden ferrittfasen nesten ikke kan løse opp karbon, har ferritten egenskapene til å være myk og lett å deformere. Som martensittisk rustfritt stål, siden gitterstrukturen er en kroppssentrert kubisk struktur, er den paramagnetisk, så ferritisk rustfritt stål er magnetisk. Austenittisk rustfritt stål er ikke-magnetisk på grunn av sin ansiktssentrerte kubiske struktur.
Prisen på ferritisk rustfritt stål er ikke bare relativt lav og stabil, men har også mange unike egenskaper og fordeler. Det har blitt bevist at ferritisk rustfritt stål er et veldig utmerket alternativt materiale.
Vanlig ferritisk rustfritt stål
Slike stål inkluderer lavt, middels og høyt krominnhold. Ferritisk rustfritt stål med lavt krom inneholder omtrent 11 % til 14 % krom, slik som 00Cr12 og 0Cr13Al i Kina. Amerikansk AISI 400, 405, 406MF-2. Denne typen stål har god seighet, plastisitet, kalddeformasjon og sveisbarhet. Fordi stål inneholder en viss mengde krom og aluminium, har det god oksidasjonsmotstand og rustmotstand. 405 kan brukes som petroleumsraffineringstårn, tankforing, dampturbinblad, høytemperatur svovelkorrosjonsbestandig enhet, etc. 400 for husholdnings- og kontorapparater, etc. 409 brukes til bileksosdempersystemenheter og kaldt- og varmtvannsrør, etc. Medium krom ferritisk rustfritt stål, krominnholdet er 14% til 19%, slik som 1Cr17 og 1Cr17Mo i Kina. AISI 429, AISI 430, AISI 433, AISI 434, AISI 435, AISI 436, AISI 439 i USA. Denne typen stål har bedre rust- og korrosjonsbestandighet. Arbeidsherdingskoeffisienten er liten (n≈2), og den har god dyptrekkingsytelse, men duktiliteten er dårlig. AISI 430 ferritisk rustfritt stål brukes til arkitektonisk dekorasjon, bildekorasjon, kjøkkenutstyr, gassbrennere og deler av industrielt utstyr med salpetersyre, etc. AISI 434 brukes til utvendig dekorasjon av biler og bygninger. 439 brukes som en slange for gassvannvarmere, kull- og gassrørledninger osv. Ferritisk rustfritt stål med høy krom inneholder 19 % til 30 % krom, slik som Cr18Si2 og Cr25 i Kina, AISI 442, AISI 443 og AISI 446 i USA stater. Slike stål har god oksidasjonsmotstand. AISI 442 brukes kontinuerlig i atmosfæren, øvre grensetemperatur er 1035°C, og maksimal temperatur for kontinuerlig bruk er 980°C. AISI 446 ferritisk rustfritt stål har bedre oksidasjonsmotstand.
Ferritisk rustfritt stål med høy renhetl
Denne typen stål inneholder ekstremt lite karbon, nitrogen; høy krom, molybden, titan, niob og andre elementer. Slik som Kinas 00Cr17Mo, 00Cr18Mo2, 00Cr26Mol, 00Cr30Mo2. Denne typen stål har gode mekaniske egenskaper (spesielt seighet), sveisbarhet, intergranulær korrosjonsmotstand, gropkorrosjonsmotstand, sprekkkorrosjonsbestandighet og utmerket motstand mot spenningskorrosjon. For eksempel har 18-2 ferritisk rustfritt stål god korrosjonsbestandighet i salpetersyre, eddiksyre, NaOH, gropkorrosjonsbestandighet i 3% NaCl og FeCl3 tilsvarer eller overgår 18-8 austenittisk rustfritt stål, 26CrMo stål i mange medier Korrosjonsbestandighet , spesielt i organiske syrer, oksiderende syrer og sterke alkalier. Den har god gropkorrosjonsbestandighet i sterkt kloridmedium. Det oppstår ingen spenningskorrosjonssprekker i klorid, hydrogensulfid, for mye svovelsyre og sterk alkali. 30Cr-2Mo har høyere motstand mot gropkorrosjon og sprekker, samtidig som motstanden mot spenningskorrosjon opprettholdes.
Korrosjonsbestandighet av ferritisk rustfritt stål
(1) Ensartet korrosjon.
Krom er det enkleste elementet å passivere. I det atmosfæriske miljøet kan jern-krom-legeringen med et krominnhold på mer enn 12% selvpassiveres. I oksidasjonsmediet kan krominnholdet passiveres dersom det er mer enn 17 %. I noen korrosive medium kan høy krom og molybden, nikkel, kobber og andre elementer tilsettes for å oppnå god korrosjonsbestandighet.
(2) Intergranulær korrosjon.
Ferritisk rustfritt stål, som austenittisk rustfritt stål, lider av intergranulær korrosjon, men sensibiliseringsbehandlingen og varmebehandlingen for å unngå denne korrosjonen er akkurat det motsatte. Ferritisk rustfritt stål er utsatt for intergranulær korrosjon fra rask avkjøling over 925°C, og tilstanden (sensibilisert tilstand) som er mottakelig for intergranulær korrosjon kan elimineres etter en kort periode med herding ved 650-815°C. Den intergranulære korrosjonen av ferritisk stål er også et resultat av kromutarming forårsaket av karbidutfelling. Derfor kan reduksjon av innholdet av karbon og nitrogen i stål og tilsetning av elementer som titan og niob redusere følsomheten for intergranulær korrosjon.
(3) Pitting og sprekkkorrosjon.
Krom og molybden er de mest effektive elementene for å forbedre grop- og sprekkkorrosjonsmotstanden til rustfritt stål. Når krominnholdet øker, øker også krominnholdet i oksidfilmen, og filmens kjemiske stabilitet øker. Molybden adsorberes på den aktive metalloverflaten i form av MoO4, som hemmer oppløsningen av metallet, fremmer repassivering og forhindrer skade på filmen. Derfor har ferritisk rustfritt stål med høyt krom og molybden utmerket motstand mot grop- og sprekkkorrosjon.
(4) Motstand mot spenningskorrosjon.
På grunn av egenskapene til organisasjonsstrukturen er ferritisk rustfritt stål korrosjonsbestandig i mediet der austenittisk rustfritt stål gir spenningskorrosjonssprekker.
Mekaniske egenskaper til ferritisk rustfritt stål
Ferritisk rustfritt stål kan ikke forsterkes ved varmebehandling fordi det ikke er noen faseendring. Vanligvis brukes den etter gløding ved 700-800 °C. På grunn av den lignende atomstørrelsen til jern og krom, er den faste løsningens styrkende effekt liten, flytestyrken og strekkstyrken til ferritisk rustfritt stål er litt høyere enn for lavkarbonstål, og duktiliteten er lavere enn for lavkarbonstål .
1) Romtemperatur sprøhet av vanlig ferritisk rustfritt stål.
Vanlig ferritisk rustfritt stål er følsomt for hakk, og den sprø overgangstemperaturen er over romtemperatur bortsett fra ferritisk rustfritt stål med lavt krom. Jo høyere krominnhold, desto større kaldsprøhet. Denne kalde sprøheten er relatert til de mellomliggende elementene som karbon og nitrogen i stålet, og det ultrarene ferritiske stålet har svært lavt karboninnhold i mellomliggende elementer som karbon og nitrogen, slik at det kan oppnå god seighet og den sprø overgangen temperaturen kan senkes under romtemperatur.
2) Høytemperaturskjørhet av vanlig ferritisk rustfritt stål.
Vanlig ferritisk rustfritt stål varmes opp til over 927°C og avkjøles deretter raskt til romtemperatur, plastisiteten og seigheten reduseres betydelig. Denne høytemperaturskjørheten er relatert til rask utfelling av karbon(nitrid)forbindelser på korngrenser eller dislokasjoner ved en temperatur på 427-927 °C. Å redusere karbon- og nitrogeninnholdet i stålet (ved hjelp av ultraren teknologi) kan forbedre denne sprøheten betraktelig. I tillegg, når det ferritiske stålet varmes opp til over 927°C, vil kornkapasiteten bli grovere, og det grove kornet vil forringe plastisiteten og seigheten til stålet.
3) Dannelse av σ-fase.
I henhold til jern-krom fasediagrammet, når den holdes ved 500-800°C, vil legeringen som inneholder 40%-50% krom danne en enkeltfase σ, og legeringen som inneholder mindre enn 20% eller mer enn 70% krom vil dannes en α+σ tofasestruktur. Dannelsen av σ-fase vil redusere stålets duktilitet og seighet betydelig. Ferritisk rustfritt stål bør derfor ikke brukes over lengre tid ved 500-800 °C.
4) Sprøhet ved 475°C.
Ferritisk stål med høyt krom (>15%) vil bli sterkt sprø når det holdes ved 400-500 °C. Denne typen sprøhet tar kortere tid enn utfellingen av σ-fasen. For eksempel, når 0,080C-0,4Si-16,9Cr ferritisk rustfritt stål holdes ved 450°C i 4 timer, faller slagfastheten i romtemperatur nesten til null. Graden av sprøhet øker med økningen av krominnholdet, men seigheten kan gjenvinnes etter behandling over 600 °C. Sprøhet ved 475°C er resultatet av utfelling av den kromrike alfafasen. Slikt stål bør unngå oppvarming nær 475°C.
Innleggstid: mai-02-2023