Феритна неръждаема стомана се отнася до неръждаема стомана с центриран кубичен ферит като матрична структура при висока температура и нормална температура. Феритната неръждаема стомана има желязо и хром като основни елементи, обикновено не съдържа никел, а някои съдържат малко количество молибден, титан или ниобий и други елементи. Има добра устойчивост на окисляване, устойчивост на корозия и устойчивост на хлоридна корозия. В допълнение, феритната неръждаема стомана също има характеристиките на голяма топлопроводимост, малък коефициент на разширение, добра устойчивост на окисляване и отлична устойчивост на корозия под напрежение. Използва се най-вече за производство на части, които са устойчиви на атмосферна корозия, корозия на водни пари, вода и окислителна киселина. Представителни степени на феритна неръждаема стомана са: AISI 410 (UNS S41000), AISI 420 (UNS S42000), AISI 430 (UNS S43000) съгласно ASTM; 1.4006, 1.4021, 1.4016, съгласно EN стандарт...и др.
Феритната неръждаема стомана може да бъде разделена на ниско съдържание на хром, средно съдържание на хром и високо съдържание на хром според съдържанието на хром. Според чистотата на стоманата, особено съдържанието на въглеродни и азотни примеси, тя може да бъде разделена на обикновена феритна неръждаема стомана и ултра-чиста феритна неръждаема стомана. Обикновената феритна неръждаема стомана има недостатъците на крехкост при ниска температура и стайна температура, чувствителност към прорези, висока склонност към междукристална корозия и лоша заваряемост. Въпреки че този тип стомана е разработен по-рано, промишленото му приложение е силно ограничено. Тези недостатъци на обикновената феритна неръждаема стомана са свързани с чистотата на стоманата, особено с високото съдържание на интерстициални елементи като въглерод и азот в стоманата. Докато въглеродът и азотът в стоманата са достатъчно ниски, горните недостатъци могат да бъдат преодолени.
В сравнение саустенитна неръждаема стомана, феритната неръждаема стомана има по-добра устойчивост на корозия, устойчивост на топлина и възможност за обработка. Тъй като феритната фаза трудно може да разтвори въглерода, феритът има характеристиките да бъде мек и лесен за деформиране. Подобно на мартензитната неръждаема стомана, тъй като решетъчната структура е кубична структура, центрирана върху тялото, тя е парамагнитна, така че феритната неръждаема стомана е магнитна. Аустенитната неръждаема стомана е немагнитна поради своята лицево-центрирана кубична структура.
Цената на феритната неръждаема стомана е не само сравнително ниска и стабилна, но също така има много уникални характеристики и предимства. Доказано е, че феритната неръждаема стомана е много отличен алтернативен материал.
Обикновена феритна неръждаема стомана
Такива стомани включват ниско, средно и високо съдържание на хром. Феритната неръждаема стомана с ниско съдържание на хром съдържа около 11% до 14% хром, като 00Cr12 и 0Cr13Al в Китай. Американски AISI 400, 405, 406MF-2. Този тип стомана има добра якост, пластичност, студена деформация и заваряемост. Тъй като стоманата съдържа известно количество хром и алуминий, тя има добра устойчивост на окисляване и устойчивост на ръжда. 405 може да се използва като кула за рафиниране на петрол, облицовка на резервоар, перка на парна турбина, устройство, устойчиво на корозия на сяра при висока температура и т.н. 400 за домакински и офис уреди и т.н. и др. Средна хромова феритна неръждаема стомана, съдържанието на хром е от 14% до 19%, като 1Cr17 и 1Cr17Mo в Китай. AISI 429, AISI 430, AISI 433, AISI 434, AISI 435, AISI 436, AISI 439 в Съединените щати. Този тип стомана има по-добра устойчивост на ръжда и корозия. Неговият коефициент на втвърдяване при работа е малък (n≈2) и има добра производителност при дълбоко изтегляне, но неговата пластичност е лоша. AISI 430 феритна неръждаема стомана се използва за архитектурна декорация, декорация на автомобили, кухненско оборудване, газови горелки и части от промишлено оборудване за азотна киселина и др. AISI 434 се използва за външна декорация на автомобили и сгради. 439 се използва като маркуч за газови бойлери, въглищни и газопроводи и др. Феритната неръждаема стомана с високо съдържание на хром съдържа 19% до 30% хром, като Cr18Si2 и Cr25 в Китай, AISI 442, AISI 443 и AISI 446 в Съединените щати държави. Такива стомани имат добра устойчивост на окисление. AISI 442 се използва непрекъснато в атмосферата, горната граница на температурата е 1035°C, а максималната температура за продължителна употреба е 980°C. Феритната неръждаема стомана AISI 446 има по-добра устойчивост на окисление.
Феритна неръждаема стомана с висока чистотаl
Този тип стомана съдържа изключително ниско съдържание на въглерод, азот; високо съдържание на хром, молибден, титан, ниобий и други елементи. Като например китайските 00Cr17Mo, 00Cr18Mo2, 00Cr26Mol, 00Cr30Mo2. Този тип стомана има добри механични свойства (особено якост), заваряемост, устойчивост на междукристална корозия, устойчивост на точкова корозия, устойчивост на корозия в пукнатини и отлична устойчивост на корозионно напукване под напрежение. Например, 18-2 феритна неръждаема стомана има добра устойчивост на корозия в азотна киселина, оцетна киселина, NaOH, устойчивост на точкова корозия в 3% NaCl и FeCl3 е еквивалентна или надвишава 18-8 аустенитна неръждаема стомана, 26CrMo стомана в много среди Устойчивост на корозия , особено в органични киселини, окислителни киселини и силни основи. Има добра устойчивост на питинг корозия в силна хлоридна среда. При хлорид, сероводород, прекомерно количество сярна киселина и силна основа не възниква корозионно напукване под напрежение. 30Cr-2Mo има по-висока устойчивост на точкова корозия и корозия на пукнатини, като същевременно поддържа устойчивост на корозия под напрежение.
Устойчивост на корозия на феритна неръждаема стомана
(1) Равномерна корозия.
Хромът е най-лесният елемент за пасивиране. В атмосферна среда сплавта желязо-хром със съдържание на хром над 12% може да се самопасивира. В окислителната среда съдържанието на хром може да бъде пасивирано, ако е повече от 17%. В някои корозивни среди могат да се добавят високо съдържание на хром и молибден, никел, мед и други елементи, за да се получи добра устойчивост на корозия.
(2) Междукристална корозия.
Феритните неръждаеми стомани, подобно на аустенитните неръждаеми стомани, страдат от междукристална корозия, но сенсибилизиращата обработка и термичната обработка за избягване на тази корозия са точно обратното. Феритната неръждаема стомана е склонна към междукристална корозия от бързо охлаждане над 925°C и състоянието (чувствително състояние), което е податливо на междукристална корозия, може да бъде елиминирано след кратък период на темпериране при 650-815°C. Междукристалната корозия на феритна стомана също е резултат от изчерпване на хрома, причинено от утаяване на карбид. Следователно намаляването на съдържанието на въглерод и азот в стоманата и добавянето на елементи като титан и ниобий може да намали чувствителността към междукристална корозия.
(3) Точкова и цепнатина корозия.
Хромът и молибденът са най-ефективните елементи за подобряване на устойчивостта на корозия на неръждаема стомана срещу питинг и пукнатини. С увеличаването на съдържанието на хром, съдържанието на хром в оксидния филм също се увеличава и химическата стабилност на филма се увеличава. Молибденът се адсорбира върху активната метална повърхност под формата на MoO4, което инхибира разтварянето на метала, насърчава повторното пасивиране и предотвратява увреждането на филма. Поради това феритната неръждаема стомана с високо съдържание на хром и молибден има отлична устойчивост на корозия на питинг и пукнатини.
(4) Устойчивост на корозионно напукване под напрежение.
Поради характеристиките на организационната структура, феритната неръждаема стомана е устойчива на корозия в средата, където аустенитната неръждаема стомана предизвиква корозионно напукване под напрежение.
Механични свойства на феритна неръждаема стомана
Феритната неръждаема стомана не може да бъде укрепена чрез термична обработка, тъй като няма фазова промяна. Обикновено се използва след отгряване при 700-800°C. Поради сходния атомен размер на желязото и хрома, ефектът на укрепване на твърдия разтвор е малък, границата на провлачване и якостта на опън на феритната неръждаема стомана са малко по-високи от тези на нисковъглеродната стомана, а пластичността е по-ниска от тази на нисковъглеродната стомана .
1) Чупливост при стайна температура на обикновена феритна неръждаема стомана.
Обикновената феритна неръждаема стомана е чувствителна към прорези и температурата на крехък преход е над стайната температура, с изключение на феритната неръждаема стомана с ниско съдържание на хром. Колкото по-високо е съдържанието на хром, толкова по-голяма е студочупливостта. Тази студена крехкост е свързана с интерстициалните елементи като въглерод и азот в стоманата, а свръхчистата феритна стомана има много ниско съдържание на въглерод в интерстициалните елементи като въглерод и азот, така че може да получи добра якост и крехък преход температурата може да се понижи под стайната.
2) Високотемпературна крехкост на обикновена феритна неръждаема стомана.
Обикновената феритна неръждаема стомана се нагрява до над 927°C и след това бързо се охлажда до стайна температура, пластичността и якостта са значително намалени. Тази високотемпературна крехкост е свързана с бързото утаяване на въглеродни (нитридни) съединения върху границите на зърната или дислокациите при температура от 427-927 °C. Намаляването на съдържанието на въглерод и азот в стоманата (използвайки свръхчиста технология) може значително да подобри тази крехкост. В допълнение, когато феритната стомана се нагрее над 927°C, капацитетът на зърното ще бъде груб, а грубото зърно ще влоши пластичността и якостта на стоманата.
3) Образуване на σ-фаза.
Съгласно фазовата диаграма желязо-хром, когато се поддържа при 500-800°C, сплавта, съдържаща 40%-50% хром, ще образува единична фаза σ, а сплавта, съдържаща по-малко от 20% или повече от 70% хром, ще образува α+σ двуфазна структура. Образуването на σ-фаза значително ще намали пластичността и якостта на стоманата. Следователно феритната неръждаема стомана не трябва да се използва дълго време при 500-800 °C.
4) Крехкост при 475°C.
Феритната стомана с високо съдържание на хром (>15%) ще бъде силно крехка, когато се държи при 400-500 °C. Този вид крехкост отнема по-кратко време от утаяването на σ фаза. Например, когато 0,080C-0,4Si-16,9Cr феритна неръждаема стомана се държи при 450°C в продължение на 4 часа, ударната якост при стайна температура пада почти до нула. Степента на крехкост се увеличава с увеличаване на съдържанието на хром, но якостта може да се възстанови след обработка над 600 °C. Крехкостта при 475°C е резултат от утаяване на богатата на хром алфа фаза. Такава стомана трябва да избягва нагряване близо до 475°C.
Време на публикуване: 2 май 2023 г