Ферритная нержавеющая сталь относится к нержавеющей стали с объемноцентрированным кубическим ферритом в качестве матричной структуры при высокой и нормальной температуре. Ферритная нержавеющая сталь содержит железо и хром в качестве основных элементов, обычно не содержит никеля, а некоторые содержат небольшое количество молибдена, титана или ниобия и других элементов. Он имеет хорошую стойкость к окислению, коррозионную стойкость и устойчивость к хлоридному коррозионному растрескиванию. Кроме того, ферритная нержавеющая сталь также обладает характеристиками большой теплопроводности, малым коэффициентом расширения, хорошей стойкостью к окислению и отличной стойкостью к коррозии под напряжением. В основном он используется для изготовления деталей, устойчивых к атмосферной коррозии, коррозии водяного пара, воды и окислительной кислотной коррозии. Типичными марками ферритной нержавеющей стали являются: AISI 410 (UNS S41000), AISI 420 (UNS S42000), AISI 430 (UNS S43000) согласно ASTM; 1.4006, 1.4021, 1.4016, в соответствии со стандартом EN... и т. д.
В зависимости от содержания хрома ферритную нержавеющую сталь можно разделить на низкохромистую, среднехромистую и высокохромистую. По чистоте стали, особенно по содержанию примесей углерода и азота, ее можно разделить на обычную ферритную нержавеющую сталь и сверхчистую ферритную нержавеющую сталь. Обычная ферритная нержавеющая сталь имеет такие недостатки, как хрупкость при низких и комнатных температурах, чувствительность к надрезам, высокая склонность к межкристаллитной коррозии и плохая свариваемость. Хотя этот тип стали был разработан ранее, его промышленное применение сильно ограничено. Эти недостатки обычной ферритной нержавеющей стали связаны с чистотой стали, особенно с высоким содержанием в ней внедренных элементов, таких как углерод и азот. Пока содержание углерода и азота в стали достаточно низкое, вышеуказанные недостатки в принципе можно преодолеть.
По сравнению саустенитная нержавеющая стальФерритная нержавеющая сталь обладает лучшей коррозионной стойкостью, термостойкостью и технологичностью. Поскольку ферритная фаза с трудом растворяет углерод, феррит обладает мягкими свойствами и легко деформируется. Как и мартенситная нержавеющая сталь, поскольку структура решетки представляет собой объемноцентрированную кубическую структуру, она парамагнитна, поэтому ферритная нержавеющая сталь является магнитной. Аустенитная нержавеющая сталь немагнитна из-за своей гранецентрированной кубической структуры.
Цена на ферритную нержавеющую сталь не только относительно низкая и стабильная, но также имеет множество уникальных особенностей и преимуществ. Доказано, что ферритная нержавеющая сталь является превосходным альтернативным материалом.
Обычная ферритная нержавеющая сталь
К таким сталям относятся низкие, средние и высокие содержания хрома. Ферритная нержавеющая сталь с низким содержанием хрома содержит от 11% до 14% хрома, например 00Cr12 и 0Cr13Al в Китае. Американские AISI 400, 405, 406MF-2. Этот тип стали обладает хорошей вязкостью, пластичностью, холодной деформацией и свариваемостью. Поскольку сталь содержит определенное количество хрома и алюминия, она обладает хорошей стойкостью к окислению и ржавчине. 405 может использоваться в качестве башни нефтепереработки, футеровки резервуаров, лопаток паровой турбины, устройства, устойчивого к высокотемпературной серной коррозии и т. д. 400 для бытовой и офисной техники и т. д. 409 используется для устройств системы глушителя выхлопных газов автомобилей, а также труб холодной и теплой воды, и т. д. Ферритная нержавеющая сталь со средним содержанием хрома, содержание хрома составляет от 14% до 19%, например 1Cr17 и 1Cr17Mo в Китае. AISI 429, AISI 430, AISI 433, AISI 434, AISI 435, AISI 436, AISI 439 в США. Этот тип стали обладает лучшей устойчивостью к ржавчине и коррозии. Коэффициент упрочнения у него небольшой (n≈2), он имеет хорошие характеристики глубокой вытяжки, но низкую пластичность. Ферритная нержавеющая сталь AISI 430 используется для архитектурной отделки, отделки автомобилей, кухонного оборудования, газовых горелок и деталей азотнокислотного промышленного оборудования и т. д. AISI 434 используется для наружной отделки автомобилей и зданий. 439 используется в качестве шланга для газовых водонагревателей, угольных и газопроводов и т. д. Ферритная нержавеющая сталь с высоким содержанием хрома содержит от 19% до 30% хрома, например Cr18Si2 и Cr25 в Китае, AISI 442, AISI 443 и AISI 446 в США. Штаты. Такие стали обладают хорошей стойкостью к окислению. AISI 442 постоянно используется в атмосфере, верхний предел температуры составляет 1035 °C, а максимальная температура непрерывного использования — 980 °C. Ферритная нержавеющая сталь AISI 446 обладает лучшей стойкостью к окислению.
Ферритная нержавеющая сталь высокой чистотыl
Этот тип стали содержит крайне низкое содержание углерода, азота; с высоким содержанием хрома, молибдена, титана, ниобия и других элементов. Такие как китайские 00Cr17Mo, 00Cr18Mo2, 00Cr26Mol, 00Cr30Mo2. Этот тип стали имеет хорошие механические свойства (особенно вязкость), свариваемость, стойкость к межкристаллитной коррозии, стойкость к точечной коррозии, стойкость к щелевой коррозии и отличную стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением. Например, ферритная нержавеющая сталь 18-2 обладает хорошей коррозионной стойкостью в азотной кислоте, уксусной кислоте, NaOH, устойчивость к точечной коррозии в 3% NaCl и FeCl3 эквивалентна или превосходит аустенитную нержавеющую сталь 18-8, сталь 26CrMo во многих средах. Устойчивость к коррозии , особенно в органических кислотах, окисляющих кислотах и сильных щелочах. Обладает хорошей стойкостью к точечной коррозии в сильной хлоридной среде. Коррозионное растрескивание под напряжением не происходит в хлориде, сероводороде, избыточном количестве серной кислоты и сильных щелочах. 30Cr-2Mo обладает более высокой стойкостью к точечной и щелевой коррозии, сохраняя при этом стойкость к коррозии под напряжением.
Коррозионная стойкость ферритной нержавеющей стали
(1) Равномерная коррозия.
Хром – элемент, который легче всего пассивировать. В атмосферной среде железохромовый сплав с содержанием хрома более 12% может самопассивироваться. В окислительной среде содержание хрома может быть пассивировано, если оно составляет более 17%. В некоторые агрессивные среды для получения хорошей коррозионной стойкости можно добавлять большое количество хрома и молибдена, никеля, меди и других элементов.
(2) Межкристаллитная коррозия.
Ферритные нержавеющие стали, как и аустенитные нержавеющие стали, страдают от межкристаллитной коррозии, но сенсибилизирующая и термическая обработка, позволяющая избежать этой коррозии, действуют как раз наоборот. Ферритная нержавеющая сталь склонна к межкристаллитной коррозии от быстрого охлаждения выше 925°С, а состояние (сенсибилизированное состояние), подверженное межкристаллитной коррозии, можно устранить после непродолжительного отпуска при температуре 650-815°С. Межкристаллитная коррозия ферритной стали также является результатом обеднения хромом, вызванного выделением карбидов. Поэтому снижение содержания углерода и азота в стали и добавление таких элементов, как титан и ниобий, позволяют снизить подверженность межкристаллитной коррозии.
(3) Питтинговая и щелевая коррозия.
Хром и молибден являются наиболее эффективными элементами для улучшения стойкости нержавеющей стали к точечной и щелевой коррозии. По мере увеличения содержания хрома увеличивается и содержание хрома в оксидной пленке, увеличивается химическая стабильность пленки. Молибден адсорбируется на активной поверхности металла в виде МоО4, который тормозит растворение металла, способствует репассивации и предотвращает повреждение пленки. Таким образом, ферритная нержавеющая сталь с высоким содержанием хрома и молибдена обладает превосходной устойчивостью к точечной и щелевой коррозии.
(4) Устойчивость к коррозионному растрескиванию под напряжением.
Благодаря особенностям организационной структуры ферритная нержавеющая сталь устойчива к коррозии в среде, в которой аустенитная нержавеющая сталь вызывает коррозионное растрескивание под напряжением.
Механические свойства ферритной нержавеющей стали
Ферритную нержавеющую сталь нельзя укрепить термической обработкой, поскольку в ней нет фазового перехода. Обычно его используют после отжига при температуре 700-800°C. Из-за одинакового атомного размера железа и хрома эффект упрочнения твердого раствора невелик, предел текучести и предел прочности ферритной нержавеющей стали немного выше, чем у низкоуглеродистой стали, а пластичность ниже, чем у низкоуглеродистой стали. .
1) Хрупкость обычной ферритной нержавеющей стали при комнатной температуре.
Обычная ферритная нержавеющая сталь чувствительна к надрезам, а температура хрупкого перехода выше комнатной температуры, за исключением ферритной нержавеющей стали с низким содержанием хрома. Чем выше содержание хрома, тем выше хладноломкость. Эта хладноломкость связана с элементами внедрения, такими как углерод и азот, в стали, а сверхчистая ферритная сталь имеет очень низкое содержание углерода в элементах внедрения, таких как углерод и азот, поэтому она может получить хорошую ударную вязкость и хрупкий переход. температура может быть снижена ниже комнатной.
2) Высокотемпературное охрупчивание обычной ферритной нержавеющей стали.
Обычную ферритную нержавеющую сталь нагревают до температуры выше 927°C, а затем быстро охлаждают до комнатной температуры, при этом пластичность и вязкость значительно снижаются. Это высокотемпературное охрупчивание связано с быстрым выделением соединений углерода (нитридов) на границах зерен или дислокациях при температуре 427-927 °С. Снижение содержания углерода и азота в стали (с использованием сверхчистой технологии) может значительно улучшить хрупкость. Кроме того, когда ферритная сталь нагревается выше 927°C, зернистость увеличивается, а крупнозернистость ухудшает пластичность и ударную вязкость стали.
3) Образование σ-фазы.
Согласно фазовой диаграмме железо-хром, при выдержке при 500-800°С сплав, содержащий 40-50% хрома, образует однофазную σ, а сплав, содержащий менее 20% или более 70% хрома, образует двухфазная структура α+σ. Образование σ-фазы значительно снизит пластичность и вязкость стали. Поэтому ферритную нержавеющую сталь нельзя использовать в течение длительного времени при температуре 500–800 °С.
4) Хрупкость при 475°С.
Ферритная сталь с высоким содержанием хрома (>15%) становится сильно охрупчивающейся при хранении при температуре 400–500 °C. Этот вид охрупчивания занимает меньше времени, чем выделение σ-фазы. Например, когда ферритная нержавеющая сталь 0,080C-0,4Si-16,9Cr выдерживается при температуре 450°C в течение 4 часов, ударная вязкость при комнатной температуре падает почти до нуля. Степень охрупчивания увеличивается с увеличением содержания хрома, но ударная вязкость может быть восстановлена после обработки при температуре выше 600 °С. Охрупчивание при 475°C является результатом выделения богатой хромом альфа-фазы. Такую сталь следует избегать нагрева около 475°С.
Время публикации: 02 мая 2023 г.