鐵素體不銹鋼（400系列）是一類具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)的不銹鋼材料，其主要特性和應(yīng)用如下：
?詳細介紹
鉻含量12%～30%，在高溫和常溫下均以立方晶系的鐵素體為基體組織的不銹鋼。這類鋼一般不含鎳，有的含有少量、鈦或等元素，具有良好的抗氧化性，耐蝕性和耐氯化物腐蝕破裂性。鐵素體不銹鋼根據(jù)鉻含量可分為低鉻、中鉻和高鉻三類，根據(jù)鋼的純凈度，特別是碳、氮雜質(zhì)含量又可分為普通鐵素體不銹鋼和超純鐵素體不銹鋼。普通鐵素體不銹鋼有低溫和室溫脆性，缺口敏感性及較高的晶間腐蝕傾向，焊接性較差等缺點，雖然這類鋼發(fā)展的較早，在工業(yè)應(yīng)用一直受到很大限制。普通鐵素體不銹鋼的這些不足，與鋼的純凈度，特別是與鋼中碳、氮等間隙元素的含量較高有關(guān)。只要鋼中碳、氮足夠低，例如不大于150×10～250×10，基本上可克服上述缺點。20世紀70年代后由于冶煉技術(shù)特別是真空冶金和二次精煉工藝的發(fā)展，已能生產(chǎn)出碳+氮≤150～250×10的高純鐵素體不銹鋼，使這類鋼在工業(yè)上獲得了廣泛應(yīng)用。導(dǎo)熱系數(shù)大膨脹系數(shù)小抗氧化性好抗應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)良
分類
高純鐵素體
鉻鐵素體不銹鋼（含鉻約11%～14%）：
具有良好的韌性、塑性、冷變形性和可焊性。
含有鉻和鋁，提供了較好的抗氧化性和不銹性。
應(yīng)用實例：AISI 405用于石油精煉塔、蒸汽渦輪機葉片等；AISI 400適用于家庭和辦公室用具；AISI 409用于汽車排氣系統(tǒng)和水管。
高鉻鐵素體不銹鋼（含鉻量19%～30%）：
擁有良好的抗氧化性能。
應(yīng)用實例：AISI 442適用于高溫環(huán)境下的間歇使用，上限溫度可達1035℃；AISI 446具有更優(yōu)異的抗氧化性。
耐蝕性
鉻在鐵素體不銹鋼中起到關(guān)鍵作用，當鉻含量達到12%以上時，即使在大氣環(huán)境中也能形成自鈍化層，提供良好的耐腐蝕性。
晶間腐蝕：
鐵素體不銹鋼在經(jīng)過925℃以上的溫度急冷后，可能會產(chǎn)生晶間腐蝕，這是由于碳化物在晶界析出導(dǎo)致貧鉻現(xiàn)象。
通過在650～815℃進行短時間回火處理，可以消除晶間腐蝕的敏感性。
降低鋼中的碳、氮含量，并添加鈦、鈮等元素，可以有效減少晶間腐蝕的風險。
點蝕和縫隙腐蝕：
鉻和鉬是提高鐵素體不銹鋼耐點蝕和縫隙腐蝕性能的關(guān)鍵元素。
隨著鉻含量的增加，氧化膜中的鉻含量也隨之增加，增強了膜的化學(xué)穩(wěn)定性。
鉬的存在有助于在活性金屬表面上形成吸附層，抑制金屬溶解，促進再鈍化，防止腐蝕膜的破壞。
抗應(yīng)力腐蝕破裂性：
鐵素體不銹鋼的結(jié)構(gòu)特點使其在某些介質(zhì)中，相比奧氏體不銹鋼更耐應(yīng)力腐蝕破裂。
這種特性使得鐵素體不銹鋼在特定環(huán)境下，如含氯化物的環(huán)境中，表現(xiàn)出更好的耐腐蝕性。
強化機制：
由于鐵素體不銹鋼不發(fā)生相變，因此不能通過熱處理來強化。其強化主要依靠固溶強化，但由于鐵和鉻原子尺寸相近，固溶強化效果有限。
退火處理：
鐵素體不銹鋼通常在700～800℃的溫度范圍內(nèi)進行退火處理，以優(yōu)化其微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。
力學(xué)性能：
鐵素體不銹鋼的屈服強度和抗拉強度略高于低碳鋼，但由于其延性較低，因此在成型和加工時需要特別注意。
脆性問題：
室溫脆性：普通鐵素體不銹鋼對缺口敏感，脆性轉(zhuǎn)變溫度通常在室溫以上。高鉻含量會增加冷脆性。超純鐵素體不銹鋼由于碳氮含量低，具有更好的韌性和較低的脆性轉(zhuǎn)變溫度。
高溫脆化：當鐵素體不銹鋼加熱至927℃以上并快速冷卻時，其塑性和韌性會降低。這種脆化與碳（氮）化物在晶界或位錯上的析出有關(guān)。通過降低鋼中的碳氮含量可以改善這種脆性。
σ-相的形成：在500～800℃的溫度范圍內(nèi)，鐵素體不銹鋼可能形成σ相，這會顯著降低鋼的塑性和韌性。因此，應(yīng)避免在這一溫度范圍內(nèi)長時間加熱鐵素體不銹鋼。
晶粒粗化：
加熱至927℃以上會導(dǎo)致鐵素體鋼晶粒粗化，進而降低塑性和韌性。
應(yīng)用領(lǐng)域
鐵素體不銹鋼廣泛應(yīng)用于家用電器、汽車排氣系統(tǒng)、建筑材料、廚房用具等領(lǐng)域。
參考資料 >
鐵素體不銹鋼.鐵素體不銹鋼.2024-09-03