L'acer inoxidable ferrític es refereix a l'acer inoxidable amb ferrita cúbica centrada en el cos com a estructura de matriu a alta temperatura i temperatura normal. L'acer inoxidable ferrític té ferro i crom com a elements principals, generalment no conté níquel i alguns contenen una petita quantitat de molibdè, titani o niobi i altres elements. Té una bona resistència a l'oxidació, resistència a la corrosió i resistència al trencament de la corrosió del clorur. A més, l'acer inoxidable ferrític també té les característiques d'una gran conductivitat tèrmica, un petit coeficient d'expansió, una bona resistència a l'oxidació i una excel·lent resistència a la corrosió per estrès. S'utilitza principalment per fabricar peces resistents a la corrosió atmosfèrica, vapor d'aigua, aigua i àcid oxidatiu. Els graus representatius d'acer inoxidable ferrític són: AISI 410 (UNS S41000), AISI 420 (UNS S42000), AISI 430 (UNS S43000) segons ASTM; 1.4006, 1.4021, 1.4016, segons norma EN...etc.
L'acer inoxidable ferrític es pot dividir en crom baix, crom mitjà i crom alt segons el contingut de crom. Segons la puresa de l'acer, especialment el contingut d'impureses de carboni i nitrogen, es pot dividir en acer inoxidable ferrític ordinari i acer inoxidable ferrític ultra pur. L'acer inoxidable ferrític ordinari té els desavantatges de la fragilitat a baixa temperatura i temperatura ambient, sensibilitat a l'osca, alta tendència a la corrosió intergranular i poca soldabilitat. Tot i que aquest tipus d'acer es va desenvolupar anteriorment, la seva aplicació industrial ha estat molt restringida. Aquestes deficiències de l'acer inoxidable ferrític ordinari estan relacionades amb la puresa de l'acer, especialment amb l'alt contingut d'elements intersticials com carboni i nitrogen a l'acer. Sempre que el carboni i el nitrogen de l'acer siguin prou baixos, bàsicament es poden superar les deficiències anteriors.
En comparació ambacer inoxidable austenític, l'acer inoxidable ferrític té una millor resistència a la corrosió, resistència a la calor i processabilitat. Com que la fase de ferrita difícilment pot dissoldre el carboni, la ferrita té les característiques de ser suau i fàcil de deformar. Igual que l'acer inoxidable martensític, com que l'estructura de gelosia és una estructura cúbica centrada en el cos, és paramagnètic, de manera que l'acer inoxidable ferrític és magnètic. L'acer inoxidable austenític no és magnètic a causa de la seva estructura cúbica centrada en la cara.
El preu de l'acer inoxidable ferrític no només és relativament baix i estable, sinó que també té moltes característiques i avantatges únics. S'ha demostrat que l'acer inoxidable ferrític és un material alternatiu molt excel·lent.
Acer inoxidable ferrític ordinari
Aquests acers inclouen continguts de crom baix, mitjà i alt. L'acer inoxidable ferrític baix en crom conté entre un 11% i un 14% de crom, com ara 00Cr12 i 0Cr13Al a la Xina. American AISI 400, 405, 406MF-2. Aquest tipus d'acer té una bona tenacitat, plasticitat, deformació en fred i soldabilitat. Com que l'acer conté una certa quantitat de crom i alumini, té una bona resistència a l'oxidació i resistència a l'òxid. 405 es pot utilitzar com a torre de refinació de petroli, revestiment de tancs, pala de turbina de vapor, dispositiu resistent a la corrosió del sofre d'alta temperatura, etc. 400 per a electrodomèstics i d'oficina, etc. 409 s'utilitza per a dispositius de silenciadors d'escapament d'automòbils i canonades d'aigua freda i calenta, etc. Acer inoxidable ferrític de crom mitjà, el contingut de crom és del 14% al 19%, com ara 1Cr17 i 1Cr17Mo a la Xina. AISI 429, AISI 430, AISI 433, AISI 434, AISI 435, AISI 436, AISI 439 als Estats Units. Aquest tipus d'acer té una millor resistència a l'òxid i la corrosió. El seu coeficient d'enduriment per treball és petit (n≈2) i té un bon rendiment d'embutició profunda, però la seva ductilitat és pobre. L'acer inoxidable ferrític AISI 430 s'utilitza per a la decoració arquitectònica, la decoració d'automòbils, equips de cuina, cremadors de gas i peces d'equips industrials d'àcid nítric, etc. AISI 434 s'utilitza per a la decoració exterior d'automòbils i edificis. 439 s'utilitza com a mànega per a escalfadors d'aigua de gas, gasoductes de carbó i gas, etc. L'acer inoxidable ferrític d'alt crom conté entre un 19% i un 30% de crom, com ara Cr18Si2 i Cr25 a la Xina, AISI 442, AISI 443 i AISI 446 als Estats Units. Estats. Aquests acers tenen una bona resistència a l'oxidació. AISI 442 s'utilitza contínuament a l'atmosfera, la temperatura límit superior és de 1035 °C i la temperatura màxima per a ús continu és de 980 °C. L'acer inoxidable ferrític AISI 446 té una millor resistència a l'oxidació.
Acer inoxidable ferrític d'alta puresal
Aquest tipus d'acer conté carboni extremadament baix, nitrogen; alt crom, molibdè, titani, niobi i altres elements. Com ara 00Cr17Mo, 00Cr18Mo2, 00Cr26Mol, 00Cr30Mo2 de la Xina. Aquest tipus d'acer té bones propietats mecàniques (especialment tenacitat), soldabilitat, resistència a la corrosió intergranular, resistència a la corrosió per picadura, resistència a la corrosió en escletxes i una excel·lent resistència a la corrosió per estrès. Per exemple, l'acer inoxidable ferrític 18-2 té una bona resistència a la corrosió en àcid nítric, àcid acètic, NaOH, la resistència a la corrosió en 3% de NaCl i FeCl3 és equivalent o supera l'acer inoxidable austenític 18-8, acer 26CrMo en molts mitjans Resistència a la corrosió , especialment en àcids orgànics, àcids oxidants i àlcalis forts. Té una bona resistència a la corrosió per picadura en un mitjà fort de clorur. No es produeix cap esquerda per corrosió per estrès en clorur, sulfur d'hidrogen, àcid sulfúric excessiu i àlcali fort. 30Cr-2Mo té una major resistència a la corrosió per picadura i la corrosió per esquerdes mentre manté la resistència a la corrosió per estrès.
Resistència a la corrosió de l'acer inoxidable ferrític
(1) Corrosió uniforme.
El crom és l'element més fàcil de passivar. En l'ambient atmosfèric, l'aliatge de ferro-crom amb un contingut de crom superior al 12% es pot autopassivar. En el medi oxidant, el contingut de crom es pot passivar si és superior al 17%. En alguns mitjans corrosius, es poden afegir alts elements de crom i molibdè, níquel, coure i altres elements per obtenir una bona resistència a la corrosió.
(2) Corrosió intergranular.
Els acers inoxidables ferrítics, com els austenítics, pateixen corrosió intergranular, però el tractament de sensibilització i el tractament tèrmic per evitar aquesta corrosió són tot el contrari. L'acer inoxidable ferrític és propens a la corrosió intergranular a partir d'un refredament ràpid per sobre de 925 °C, i l'estat (estat sensibilitzat) que és susceptible a la corrosió intergranular es pot eliminar després d'un curt període de temperat a 650-815 °C. La corrosió intergranular de l'acer ferrític també és el resultat de l'esgotament del crom causat per la precipitació del carbur. Per tant, reduir el contingut de carboni i nitrogen a l'acer i afegir elements com el titani i el niobi pot reduir la susceptibilitat a la corrosió intergranular.
(3) Corrosió per picades i esquerdes.
El crom i el molibdè són els elements més eficaços per millorar la resistència a la corrosió de picats i esquerdes de l'acer inoxidable. A mesura que augmenta el contingut de crom, també augmenta el contingut de crom a la pel·lícula d'òxid i augmenta l'estabilitat química de la pel·lícula. El molibdè s'adsorbeix a la superfície metàl·lica activa en forma de MoO4, que inhibeix la dissolució del metall, afavoreix la repassivació i prevé el dany de la pel·lícula. Per tant, l'acer inoxidable ferrític d'alt crom i molibdè té una excel·lent resistència a la corrosió per picades i esquerdes.
(4) Resistència a les esquerdes per corrosió per estrès.
A causa de les característiques de l'estructura organitzativa, l'acer inoxidable ferrític és resistent a la corrosió en el medi on l'acer inoxidable austenític produeix esquerdes per corrosió per tensió.
Propietats mecàniques de l'acer inoxidable ferrític
L'acer inoxidable ferrític no es pot reforçar amb tractament tèrmic perquè no hi ha canvi de fase. En general, s'utilitza després del recuit a 700-800 °C. A causa de la mida atòmica similar del ferro i el crom, l'efecte de reforç de la solució sòlida és petit, la resistència a la fluència i la resistència a la tracció de l'acer inoxidable ferrític són lleugerament superiors a les de l'acer baix en carboni i la ductilitat és inferior a la de l'acer baix en carboni. .
1) Fràgilitat a temperatura ambient de l'acer inoxidable ferrític normal.
L'acer inoxidable ferrític ordinari és sensible a les osques i la temperatura de transició fràgil està per sobre de la temperatura ambient, excepte l'acer inoxidable ferrític amb baix crom. Com més gran sigui el contingut de crom, més gran serà la fragilitat en fred. Aquesta fragilitat en fred està relacionada amb els elements intersticials com el carboni i el nitrogen de l'acer, i l'acer ferrític ultra pur té un contingut de carboni molt baix en elements intersticials com el carboni i el nitrogen, de manera que pot obtenir una bona tenacitat i la transició fràgil. la temperatura es pot baixar per sota de la temperatura ambient.
2) Fragilització a alta temperatura de l'acer inoxidable ferrític ordinari.
L'acer inoxidable ferrític ordinari s'escalfa a més de 927 ° C i després es refreda ràpidament a temperatura ambient, la plasticitat i la duresa es redueixen significativament. Aquesta fragilitat a alta temperatura està relacionada amb la precipitació ràpida de compostos de carboni (nitrur) en els límits de gra o dislocacions a una temperatura de 427-927 °C. La reducció del contingut de carboni i nitrogen de l'acer (utilitzant tecnologia ultrapura) pot millorar molt aquesta fragilitat. A més, quan l'acer ferrític s'escalfa per sobre de 927 °C, la capacitat del gra s'engrossirà i el gra gruixut deteriorarà la plasticitat i la duresa de l'acer.
3) Formació de la fase σ.
Segons el diagrama de fases ferro-crom, quan es manté a 500-800 °C, l'aliatge que conté 40%-50% de crom formarà una sola fase σ, i l'aliatge que contingui menys del 20% o més del 70% de crom es formarà. una estructura bifàsica α+σ. La formació de la fase σ reduirà significativament la ductilitat i la duresa de l'acer. Per tant, l'acer inoxidable ferrític no s'ha d'utilitzar durant molt de temps a 500-800 °C.
4) Fràgilitat a 475 °C.
L'acer ferrític d'alt crom (>15%) estarà fortament fragilitzat quan es mantingui a 400-500 °C. Aquest tipus de fragilitat triga un temps més curt que la precipitació de la fase σ. Per exemple, quan l'acer inoxidable ferrític 0,080C-0,4Si-16,9Cr es manté a 450 °C durant 4 hores, la resistència a l'impacte a temperatura ambient gairebé cau a zero. El grau de fragilitat augmenta amb l'augment del contingut de crom, però la duresa es pot recuperar després del tractament per sobre de 600 °C. La fragilitat a 475 °C és el resultat de la precipitació de la fase alfa rica en crom. Aquest acer hauria d'evitar l'escalfament a prop de 475 °C.
Hora de publicació: maig-02-2023