12%Cr铁素体不锈钢具有良好的耐腐蚀性能和机械性能,被广泛应用于车辆结构、管道传输和化工领域,与含量较高的铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢来比较,其价格更为低廉[10]。全球各个国家的不锈钢生产商相继开发了多种应用于车辆、采矿设备等相关工业领域的12%Cr铁素体不锈钢,主要牌号包括:中国的TCS345及T4003,南非哥伦布公司的3Cr12,Nirosta的Nirosta 4003,美国AK steel的41003和409Ni,Sandvik的5Cr12Ti和JEF生产的410RW等。
(1)TCS345铁素体不锈钢
TCS345不锈钢是为铁路货车研制的一种特殊经济型铁素体不锈钢,TCS345不锈钢相比于一般不锈钢钢材价格低廉,具有普通耐候钢10倍以上的高耐蚀性,因此受到铁路工作环境的青睐。TCS345铁素体不锈钢具有优异的焊接性,其焊接热影响粗晶区由铁素体组织、低碳板条马氏体组织以及碳、氢的杂质化合物组成,夹杂物含量水平较低,其中铁素体晶粒尺寸和马氏体含量严重制约着焊接热影响区的力学性能。传统铁素体不锈钢在进行焊接处理时,热影响区晶粒粗化现象较为显著,造成强度和塑韧性严重降低等缺陷,TCS345不锈钢在焊接高温状态下存在焊接热影响相变区,能够适当程度缓解以上不足,同时也能够满足铁路行业用钢对钢种制造性能的严苛要求。
(2)3Cr12铁素体不锈钢
南非哥伦布不锈钢公司研制了3Cr12铁素体不锈钢,代替了镀锌钢、低合金钢等材料,表1-2为该钢种3Cr12铁素体不锈钢的化学成分。表格显示3Cr12不锈钢的铭Cr含量约为11.0-12.0%,处于最低水平。虽然铭含量较低,但该钢种仍具有非常好的耐腐蚀性能,约为未镀层低碳钢的250倍左右,优于1Cr12、3Cr13等马氏体不锈钢。该钢种碳和氨的含量均低于0.03%,是典型的低碳含量低铭含量的铁素体不锈钢。超低的含碳、含氢量也大幅度降低了不锈钢材料中碳氨化物的危害,改善了焊接性能。
(3)Nirosta 4003型铁素体不锈钢
Nirosta公司开发的Nirosta 4003铁素体不锈钢,Cr含量约为11~12%。该钢种成形性能良好,较适用于弯曲、压弯和冲深工艺,静态和动态强度高,且具有良好的焊接性能。采用普通焊接工艺将该钢种和成分相同的焊材或奥氏体钢焊材进行焊接,其Ti和Mn含量高,在焊接过程中容易和C、N、O杂质元素形成化合物,有利于细化晶粒,从而改善焊接热影响区的力学性能和耐腐蚀性能。此外,耐磨性和耐腐蚀性较好,可在中等腐蚀条件且伴有磨损存在的条件下使用,已广泛应用于铁路交通的动力装置、化工设备、运输和农业设备。