Ферритная нержавеющая сталь [2] [3] представляет собой одно из пяти семейств нержавеющих сталей, остальные четыре — это аустенитные , мартенситные , дуплексные нержавеющие стали и дисперсионно-твердеющие стали . [4] Например, многие из нержавеющих сталей серии AISI 400 являются ферритными сталями. По сравнению с аустенитными типами они менее закаливаются при холодной обработке, хуже свариваются и не должны использоваться при криогенных температурах. Некоторые типы, например 430, обладают превосходной коррозионной стойкостью и очень жароустойчивы. [5]
Инженер канадского происхождения Фредерик Марк Беккет (1875-1942) из Union Carbide примерно в 1912 году осуществил промышленное производство ферритной нержавеющей стали на основе «использования кремния вместо углерода в качестве восстановителя в производстве металлов, что сделало практичными низкоуглеродистые ферросплавы и некоторые стали». ". [6] Он обнаружил сплав железа с 25-27% хрома, который «был первым из сплавов с высоким содержанием хрома, который стал известен как жаропрочная нержавеющая сталь». [7]
Ферритные нержавеющие стали были открыты рано, но только в 1980-х годах были созданы условия для их роста:
Чтобы считаться нержавеющей сталью, сплавы на основе железа должны содержать не менее 10,5% Cr.
Фазовая диаграмма железо-хром показывает, что до содержания примерно 13% Cr сталь претерпевает последовательные превращения при охлаждении из жидкой фазы из ферритной α-фазы в аустенитную γ-фазу и обратно в α. При наличии некоторого количества углерода и быстром охлаждении некоторая часть аустенита преобразуется в мартенсит . Закалка / отжиг преобразует мартенситную структуру в феррит и карбиды .
При содержании Cr выше примерно 17% сталь будет иметь ферритную структуру при всех температурах.
При содержании Cr выше 25% сигма-фаза может появляться в течение относительно длительного времени при температуре и вызывать охрупчивание при комнатной температуре .
Устойчивость к питтинговой коррозии нержавеющих сталей оценивается эквивалентным числом питтинговой устойчивости (PREN).
Термины Cr, Mo и N соответствуют содержанию в стали хрома , молибдена и азота в % по массе соответственно.
Никель (Ni) не играет никакой роли в устойчивости к питтинговой коррозии, поэтому ферритные нержавеющие стали могут быть столь же устойчивы к этой форме коррозии, как и аустенитные марки.
Кроме того, ферритные марки очень устойчивы к коррозионному растрескиванию под напряжением (SCC).
Ферритные нержавеющие стали магнитны . Некоторые из их важных физических, электрических, термических и механических свойств приведены в таблице ниже.
По сравнению с аустенитными нержавеющими сталями они обладают лучшей теплопроводностью , что является плюсом для таких применений, как теплообменники . Коэффициент термического расширения , близкий к коэффициенту теплового расширения углеродистой стали , облегчает сварку с углеродистыми сталями.