Феритна нержавіюча сталь відноситься до нержавіючої сталі з центрованим кубічним феритом як структурою матриці при високій і нормальній температурі. Феритна нержавіюча сталь містить залізо та хром як основні елементи, як правило, не містить нікелю, а деякі містять невелику кількість молібдену, титану або ніобію та інших елементів. Він має гарну стійкість до окислення, стійкість до корозії та стійкість до розтріскування хлоридної корозії. Крім того, феритна нержавіюча сталь також має характеристики високої теплопровідності, малого коефіцієнта розширення, хорошої стійкості до окислення та чудової стійкості до корозії під напругою. Він в основному використовується для виготовлення деталей, стійких до атмосферної корозії, корозії водяною парою, водою та окисною кислотою. Типові марки феритної нержавіючої сталі: AISI 410 (UNS S41000), AISI 420 (UNS S42000), AISI 430 (UNS S43000) згідно з ASTM; 1.4006, 1.4021, 1.4016, відповідно до стандарту EN... тощо.
Феритну нержавіючу сталь можна розділити на низький вміст хрому, середній вміст хрому та високий вміст хрому відповідно до вмісту хрому. За чистотою сталі, особливо за вмістом домішок вуглецю та азоту, її можна розділити на звичайну феритну нержавіючу сталь і ультрачисту феритну нержавіючу сталь. Звичайна феритна нержавіюча сталь має такі недоліки, як крихкість при низькій і кімнатній температурах, чутливість до надрізів, висока схильність до міжкристалітної корозії та погана зварюваність. Хоча цей тип сталі був розроблений раніше, його промислове застосування було значно обмеженим. Ці недоліки звичайної феритної нержавіючої сталі пов'язані з чистотою сталі, особливо з високим вмістом елементів інтерстиціалу, таких як вуглець і азот у сталі. Поки вміст вуглецю та азоту в сталі досить низький, зазначені вище недоліки можна в основному подолати.
У порівнянні заустенітної нержавіючої сталі, феритна нержавіюча сталь має кращу стійкість до корозії, термостійкість і технологічність. Оскільки феритна фаза насилу розчиняє вуглець, ферит має характеристики м’якості та легко деформується. Подібно до мартенситної нержавіючої сталі, оскільки гратчаста структура є об’ємно-центрованою кубічною структурою, вона є парамагнітною, тому феритна нержавіюча сталь є магнітною. Аустенітна нержавіюча сталь є немагнітною через її гранецентровану кубічну структуру.
Ціна на феритну нержавіючу сталь не тільки відносно низька і стабільна, але також має багато унікальних особливостей і переваг. Було доведено, що феритна нержавіюча сталь є чудовим альтернативним матеріалом.
Звичайна феритна нержавіюча сталь
Такі сталі мають низький, середній і високий вміст хрому. Феритна нержавіюча сталь з низьким вмістом хрому містить приблизно від 11% до 14% хрому, наприклад 00Cr12 і 0Cr13Al у Китаї. Американський AISI 400, 405, 406MF-2. Цей тип сталі має гарну в'язкість, пластичність, холодну деформацію та зварюваність. Оскільки сталь містить певну кількість хрому та алюмінію, вона має гарну стійкість до окислення та корозії. 405 можна використовувати як башту для переробки нафти, футеровку резервуару, лопатку парової турбіни, пристрій, стійкий до високотемпературної сірчаної корозії тощо. 400 для побутової та офісної техніки тощо. 409 використовується для пристроїв автомобільної вихлопної системи та труб холодної та теплої води, тощо. Феритна нержавіюча сталь із середнім вмістом хрому, вміст хрому становить від 14% до 19%, наприклад 1Cr17 та 1Cr17Mo в Китаї. AISI 429, AISI 430, AISI 433, AISI 434, AISI 435, AISI 436, AISI 439 у США. Цей тип сталі має кращу стійкість до іржі та корозії. Його коефіцієнт зміцнення невеликий (n≈2), і він має хороші характеристики глибокого витягування, але його пластичність погана. Ферритна нержавіюча сталь AISI 430 використовується для архітектурного оздоблення, оздоблення автомобілів, кухонного обладнання, газових пальників і частин промислового обладнання азотної кислоти тощо. AISI 434 використовується для зовнішнього оздоблення автомобілів і будівель. 439 використовується як шланг для газових водонагрівачів, вугільних і газопроводів тощо. Феритна нержавіюча сталь із високим вмістом хрому містить від 19% до 30% хрому, наприклад Cr18Si2 та Cr25 у Китаї, AISI 442, AISI 443 та AISI 446 у Сполучених Штатах. держави. Такі сталі мають гарну стійкість до окислення. AISI 442 постійно використовується в атмосфері, верхня межа температури становить 1035°C, а максимальна температура для безперервного використання становить 980°C. Феритна нержавіюча сталь AISI 446 має кращу стійкість до окислення.
Феритна нержавіюча сталь високої чистотиl
Цей тип сталі містить надзвичайно низький вміст вуглецю, азоту; високий вміст хрому, молібдену, титану, ніобію та інших елементів. Наприклад, китайські 00Cr17Mo, 00Cr18Mo2, 00Cr26Mol, 00Cr30Mo2. Цей тип сталі має хороші механічні властивості (особливо міцність), зварюваність, стійкість до міжкристалічної корозії, стійкість до точкової корозії, стійкість до щілинної корозії та чудову стійкість до корозійного розтріскування під напругою. Наприклад, феритна нержавіюча сталь 18-2 має хорошу корозійну стійкість в азотній кислоті, оцтовій кислоті, NaOH, стійкість до точкової корозії в 3% NaCl і FeCl3 еквівалентна або перевищує аустенітну нержавіючу сталь 18-8, сталь 26CrMo в багатьох середовищах Стійкість до корозії , особливо в органічних кислотах, кислотах-окислювачах і сильних лугах. Має хорошу стійкість до точкової корозії в сильному хлоридному середовищі. Корозійне розтріскування під напругою не відбувається в хлориді, сірководні, надмірній сірчаній кислоті та сильному лугу. 30Cr-2Mo має вищу стійкість до точкової та щілинної корозії, зберігаючи корозійну стійкість під напругою.
Корозійна стійкість феритної нержавіючої сталі
(1) Рівномірна корозія.
Хром є елементом, який найлегше пасивувати. В атмосферному середовищі залізохромовий сплав з вмістом хрому більше 12% може самопассивироваться. В окислювальному середовищі вміст хрому може пасивуватися, якщо він перевищує 17%. У деяких корозійних середовищах можна додавати високий вміст хрому та молібдену, нікелю, міді та інших елементів для отримання хорошої корозійної стійкості.
(2) Міжкристалічна корозія.
Феритні нержавіючі сталі, як і аустенітні нержавіючі сталі, страждають від міжкристалітної корозії, але сенсибілізаційна обробка та термічна обробка, щоб уникнути цієї корозії, є якраз протилежними. Феритна нержавіюча сталь схильна до міжкристалітної корозії внаслідок швидкого охолодження вище 925 °C, а стан (сенсибілізований стан), сприйнятливий до міжкристалітної корозії, можна усунути після короткого періоду відпустки при 650-815 °C. Міжкристалічна корозія феритної сталі також є результатом виснаження хрому, спричиненого випаданням карбіду. Тому зменшення вмісту вуглецю та азоту в сталі та додавання таких елементів, як титан та ніобій, може зменшити сприйнятливість до міжкристалітної корозії.
(3) Точкова та щілинна корозія.
Хром і молібден є найефективнішими елементами для підвищення стійкості нержавіючої сталі до точкової та щілинної корозії. Зі збільшенням вмісту хрому вміст хрому в оксидній плівці також збільшується, а хімічна стійкість плівки зростає. Молібден адсорбується на поверхні активного металу у вигляді MoO4, який перешкоджає розчиненню металу, сприяє репасивації та запобігає пошкодженню плівки. Тому феритна нержавіюча сталь з високим вмістом хрому та молібдену має відмінну стійкість до точкової та щілинної корозії.
(4) Стійкість до корозійного розтріскування під напругою.
Завдяки особливостям організаційної структури феритна нержавіюча сталь стійка до корозії в середовищі, де аустенітна нержавіюча сталь викликає корозійне розтріскування під напругою.
Механічні властивості феритної нержавіючої сталі
Феритну нержавіючу сталь неможливо зміцнити термічною обробкою, оскільки в ній немає фазових змін. Як правило, його використовують після відпалу при 700-800°C. Через аналогічний атомний розмір заліза та хрому ефект зміцнення твердого розчину невеликий, межа текучості та міцність на розрив феритної нержавіючої сталі трохи вищі, ніж у низьковуглецевої сталі, а пластичність нижча, ніж у низьковуглецевої сталі. .
1) Крихкість звичайної феритної нержавіючої сталі при кімнатній температурі.
Звичайна феритна нержавіюча сталь чутлива до надрізів, а температура переходу крихкості вище кімнатної температури, за винятком феритної нержавіючої сталі з низьким вмістом хрому. Чим вищий вміст хрому, тим більша хладноламкість. Ця хладноламкість пов’язана з елементами інтерстиції, такими як вуглець і азот, у сталі, а надчиста феритна сталь має дуже низький вміст вуглецю в елементах інтерстиції, таких як вуглець і азот, тому вона може отримати хорошу в’язкість і крихкий перехід. температуру можна знизити нижче кімнатної.
2) Високотемпературне окрихчення звичайної феритної нержавіючої сталі.
Звичайна феритна нержавіюча сталь нагрівається вище 927°C, а потім швидко охолоджується до кімнатної температури, пластичність і в'язкість значно знижуються. Це високотемпературне окрихчення пов'язане зі швидким випаданням вуглецевих (нітридних) сполук на границях зерен або дислокаціях при температурі 427-927 °C. Зменшення вмісту вуглецю та азоту в сталі (з використанням ультрачистої технології) може значно покращити цю крихкість. Крім того, коли феритна сталь нагрівається вище 927 °C, зернистість буде укрупнятися, а грубе зерно погіршуватиме пластичність і в'язкість сталі.
3) Утворення σ-фази.
Відповідно до фазової діаграми залізо-хром, при температурі 500-800 °C сплав, що містить 40-50% хрому, утворює одну фазу σ, а сплав, що містить менше 20% або більше 70% хрому, утворює α+σ двофазна структура. Утворення σ-фази значно знизить пластичність і в'язкість сталі. Тому феритну нержавіючу сталь не можна використовувати тривалий час при 500-800 °C.
4) Крихкість при 475°C.
Феритна сталь з високим вмістом хрому (>15%) буде сильно крихкою при зберіганні при 400-500 °C. Цей вид окрихчення займає менший час, ніж виділення σ-фази. Наприклад, коли феритна нержавіюча сталь 0,080C-0,4Si-16,9Cr витримується при 450°C протягом 4 годин, ударна в'язкість при кімнатній температурі майже падає до нуля. Ступінь крихкості зростає зі збільшенням вмісту хрому, але міцність може бути відновлена після обробки вище 600 °C. Крихкість при 475°C є результатом випадання альфа-фази, багатої на хром. Таку сталь слід уникати нагрівання близько 475°C.
Час публікації: травень-02-2023