铁素体不锈钢发展与前景

铁素体不锈钢发展与前景

[我的钢铁] 2008-08-13 10:26:37

一．铁素体不锈钢的发展

近年来，全球资源供应紧张，有色金属市场也水涨船高，尤其07年上半年以前是镍价不断攀升，给不锈钢企业带来了很大的成本压力。镍价的大幅波动以及房屋建筑领域需求的减少，使得300系不锈钢的需求受到影响（见下图1）。原材料价格的飞涨，使得一些低镍的奥氏体不锈钢开始在市场盛行，当然这也给铁素体不锈钢带来了一定发展空间。

图 1

二．铁素体的分类与优势

铁素体不锈钢成本低廉，价格稳定，并且具有许多独特的特点和优势，能够在多领域中替代奥氏体不锈钢。铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢相比，铁素体不锈钢镍含量少，主要原料是铬和铁，为强化某些特殊性能，一些铁素体不锈钢还含有其他合金元素，如钼。同时铁素体不锈钢不仅拥有昂贵的奥氏体不锈钢大多数力学性能和耐蚀性能，还在一些性能上优于奥氏体，特别在成型性、耐蚀性、抗氧化性上表现出色，被称为“经济型”不锈钢。

1.铁素体不锈钢的化学成分

铁素体不锈钢分为五大类，其中前三类为标准牌号，是迄今为止用量最大且应用范围最广的不锈钢，此外，后两类为特殊牌号，使用于某些有特殊要求的领域（见图2）。

图 2

第一类，由于含铬量最低，因此价格也最便宜，适合在没有腐蚀或轻微腐蚀及允许有局部轻微生锈的环境下使用。其中，409型不锈钢主要使用在汽车排气系统中。而410L型不锈钢常用于容器、公共汽车和长途大轿车，也有用作液晶显示器的外框。λ

第二类，即通常使用最广的430不锈钢，含较高的铬，具有较好的耐蚀性，通常在室内使用，典型的用途包括洗衣机滚筒，室内面板等，其多数性能与304类似，在某些领域可替代304不锈钢如厨房设施，洗碗机，壶和锅等。这类型具有足够的耐蚀性。λ

第三类，这类型较430型具有良好的焊接性和成形性。在多数情况下，其性能甚至优于304。典型用途包括水槽，热交换管（制糖业，能源等），汽车排气系统（比409寿命长）和洗衣机的焊接部位。这类型甚至可替代304用于性能要求更高的场合。λ

第四类，这类型添加了来钼增加耐蚀性，主要应用领域是热水箱，太阳能热水器，汽车排气系统，电加热壶和微波炉部件，汽车装饰条和户外面板等，其中，444钢的耐蚀性能与316相当。λ

第五类，这类型的耐蚀性和抗氧化性优于316，主要是通过添加了更多的铬和含有钼来提高耐蚀性和抗氧化性。主要用于沿海和其它高耐蚀环境。例如JIS447的耐蚀性与金属钛相当。λ

2.铁素体不锈钢的优势

2.1 性能优势

首先，从性能来看，铁素体不锈钢的强度高，而冷加工硬化倾向较低；抗氧化性好，抗应力腐蚀优良；导热系数大，为奥氏体不锈钢的130%—150%，线膨胀系数小，为奥氏体不锈钢的60%—70%。铁素体不锈钢屈服度高于奥氏体，而延伸率和成形性等同于碳钢。同时，它们也较易回收利用，有利于节省地球资源。

耐蚀性

铁素体系列不锈钢一直广泛应用于两大领域：汽车排气系统和洗衣机滚筒。首先，汽车排气系统长期在高温和腐蚀环境下使用，选用铁素体不锈钢可大幅度延长汽车排气系统部件的寿命周期。其二，洗衣机滚筒在有洗洁剂和长期潮湿的环境下使用，在这种环境下，绝对不允许局部腐蚀现象存在。而不锈钢所含的铬才是不锈钢获得耐蚀性的原因，含有10.5%以上铬的不锈钢能形成可靠的自修复氧化铬层，使不锈钢具有耐蚀性，并且提高抗氧化性、耐磨性以及抗拉强度。通常，大多数铁素体不锈钢的耐蚀性与奥氏体相当（430，441，439和436等仅略低于铁素体），而添加了钼的铁素体不锈钢则比304具有更优异的耐局部腐蚀性能。

成形性

铁素体不锈钢和碳钢的成形性相同，因此选择适当的钢种，铁素体不锈钢能加工成各种碳钢所能塑造的各种负责形状。而且就成形性来说，铁素体不锈钢具有良好的冲压性能，因此能符合复杂的三维设计需要，并且在进行复杂变形后，并不影响其优良的耐蚀性，耐热性和装饰性。尽管从总体成形性来讲，奥氏体不锈钢要好于铁素体不锈钢，但铁素体不锈钢的成本优势能够增加收益。而且铁素体不锈钢，特别宜于冲压。在某种特定的情况下，比如考虑到深冲或回弹效应，铁素体不锈钢要优于奥氏体不锈钢。通常适用于水槽等平板或片成型为中空物体时。

连接性

许多连接不锈钢的方法都能够很好的应用于铁素体不锈钢，特别是焊接。通常，焊接连接金属最经济且效率最高的方法，而一般来说，铁素体不锈钢较奥氏体不锈钢相比，焊后

产生晶间腐蚀的倾向要小，特别是添加了钛和铌等稳定元素的铁素体不锈钢。其次是粘接，目前国际上汽车和客车的制造商现在经常建造一个由不锈钢异型型材制造的车身框架，通常是采用铁素体不锈钢1.4003/410。外壳（薄板和/或玻璃）紧密地粘在车身框架上。这种设计提高了车辆的寿命并减轻了重量。

磁性，热膨胀率和热传导率

长期以来，中国乃至亚州地区(不包括日本)广泛存在着一个对铁素体不锈钢的误解，习惯用磁性来判断不锈钢的品质，认为有磁性的铁素体就不是真正的不锈钢，会像碳钢一样生锈。但事实上，不锈钢钢有无磁性与其原子结构有关，而与耐蚀性无关，上面已提到耐蚀性主要与铬含量有关，因此，磁性与不锈钢的抗蚀性没有关系。而且，铁素体不锈钢的磁性也是其能被广泛利用的重要优势，如电冰箱，刀具和其它金属工具的闭合都利用了这一性能，实际应用中感应发热炊具中的锅就是依靠其发热过程中产生的磁能转化成热能。

同时，铁素体不锈钢还有两种物理性能优于奥氏体不锈钢：热胀性和热导性。铁素体不锈钢的热胀系数与碳钢相似，低于奥氏体不锈钢，因此，铁素体不锈钢加热时不易变形。而且其热传导率高，比奥氏体不锈钢热传导更加均匀，适用于做加热系统、燃烧器或排气系统等。

其它性能

此外，铁素体不锈钢的高温抗氧化性好，表面氧化剥落倾向小于奥氏体不锈钢，含有铌的铁素体不锈钢更具有良好的蠕变抗力，比奥氏体不锈钢更适用于高温循环氧化环境。且比奥氏体不锈钢更易于切削和加工，在冷加工变形时，铁素体不锈钢的形变回复倾向比奥氏体不锈钢小。同时，不同于奥氏体不锈钢，铁素体不锈钢没有应力腐蚀断裂倾向。如热水器使用的不锈钢要求很强的抗应力腐蚀能力，而奥氏体很难承受，但像日本开发了444牌号的铁素体不锈钢，用于各种热水器效果就很好。

2.2 价格优势

价格低廉