Ферритные нержавеющие стали

Ферритные нержавеющие стали названы так, потому что основная фаза, присутствующая в их структуре — феррит. Эти стали обладают хорошим сопротивлением к коррозионному растрескиванию под напряжением, к питтинговой и щелевой коррозии, особенно в хлорсодержащей среде. Они используются в различных областях, в которых прежде всего необходима коррозионная стойкость, а не высокие механические свойства (прочность и пластичность). Стали этих марок с относительно низким содержанием хрома (от 10,5 до 12,5 %) применяют, например, для изготовления выхлопных систем автомобилей, где требуется более высокая коррозионная стойкость по сравнению с углеродистыми сталями. Средне- и высокохромистые стали используются для изготовления оборудования, работающего в более агрессивных средах. Суперферритные стали применяют в химической, целлюлозной и бумажной промышленностях, где необходимо обеспечение коррозионной стойкости в высокоагрессивных средах. Высокохромистые стали используются также в высокопроизводительных печах.

Исторически сложилось так, что ферритные нержавеющие стали применялись в крупногабаритных конструкциях, не требующих сварки. Например, среднехромистые стали широко применяют для изготовления молдингов и различных архитектурно-декоративных изделий автомобиля. С начала 80-х годов XX века использование низко- и среднехромистых марок сталей для изготовления выхлопных систем автомобилей резко возросло. Поскольку выхлопные трубы и соединительные детали таких систем сварные, то повышенное внимание уделялось свариваемости ферритных нержавеющих сталей.

В течение ряда лет была разработана группа высокохромистых марок сталей для использования в конструкциях химической, целлюлозной, бумажной и нефтеперерабатывающей промышленностях. Эти стали обладают повышенной коррозионной стойкостью по сравнению с аустенитными и мартенситными. Однако они относительно дороги и трудно обрабатываются. Свариваемость таких сталей со средним содержанием хрома от 16 до 18 % и высоким — более 25 % — была предметом детальных исследований. Ферритные нержавеющие стали следует эксплуатировать при температуре не выше 400 °C (750 °F) вследствие возможного образования хрупких фаз. Высокохромистые стали особенно склонны к охрупчиванию при температуре 475 °C (885 °F).

Металлургические особенности металла швов этих сталей связаны с тем, что они имеют преимущественно ферритную структуру. Однако при определенных условиях возможна и мартенситная структура, а также возможны выделения мелкодисперсных карбидов и нитридов. Основная проблема свариваемости ферритных сталей — сохранение пластичности и ударной вязкости в состоянии после сварки. В этой главе приведены данные по превращениям микроструктуры металла шва и ЗТВ этих сталей и рассмотрены связи микроструктуры с механическими и коррозионными свойствами.