不锈钢中铁素体的作用
铁素体含量(δ%)对不锈钢性能的影响
铁素体含量(δ%)对不锈钢性能的影响一、铁素体（δ）的概述--------------------1.1 不锈钢具有较好的耐蚀性、耐热性、耐低温性及良好的易成形性和优异的可焊接性，是不锈钢系列材料中重要的一类，其产量约占不锈钢总产量的60%。
不锈钢阀门主体材料几乎全部采用奥氏体不锈钢，而阀门行业对奥氏体不锈钢的认识水平，还仅涉及其化学成分和力学性能方面。
但是对一些石油化工重要工程中，都对奥氏体不锈钢焊接母材和焊缝中的铁素体含量进行了规定，正常在5%～15%。
Fe-C相图1.2 铁素体的作用具有双重性，奥氏体不锈钢母材和焊材中一定数量的铁素体对防止焊接热裂纹, 提高焊缝抗晶间腐蚀和应力腐蚀能力都有十分重要的作用, 同时，铸件中一定数量的铁素体(5%～20%)对防止铸造热裂纹，提高铸件力学性能也都是有利的。
在一些特定的环境，如高温、超低温以及选择腐蚀环境，应控制其不利作用。
为此，研究奥氏体不锈钢中铁素体的作用, 掌握铁素体的调控原理、测量和计算方法, 对研制和开发不锈钢产品具有十分重要的意义。
铁素体金相组织图二、铁素体对奥氏体钢性能的影响--------------------2.1 铁素体在奥氏体不锈钢中的作用是十分重要的，对阀门来讲，最重要的方面是对焊接性能的影响，其次是对材料耐腐蚀性能、力学性能和加工性能的影响。
不锈钢按晶体结构分为奥氏体、铁素体和马氏体。
奥氏体是面心立方晶体结构，无磁性。
铁素体和马氏体是体心立方晶体结构，有磁性。
2.1.1 其实奥氏体不锈钢，并不表明其组织结构必须是100%的奥氏体。
在不锈钢阀门和零件验收时，常可见到用磁铁来吸引被检测产品，若出现有弱磁性就以此认为产品存在质量问题，其实这是对奥氏体不锈钢的一种误解。
2.1.2 奥氏体不锈钢的焊缝区由于其特定冷却结晶条件，熔池体积很小，焊缝金属的晶体是以熔池底部及边缘，沿着母材半熔化区残留的晶体外延生长的，结晶速度起初很慢，但在焊缝中心区很快，这样焊缝金属冷却结晶是在不平衡热力学条件下快速形成的。
太钢超纯铁素体不锈钢介绍
电阻率 密度 平均热膨胀系数 热传导率
10-8Ω·m g/cm3
10-6/ ℃
W/m ℃
59
7.75
12.3
32.9
59
7.73
12.3
26.1
60
7.71
10.3
26.1
60
7.71
10.3
26.1
48
7.73
11.6
23.6
60
7.75
10.1
23.4
60
7.73
10.1
23.2
72
7.93
18.7
≥30 48
≥22 35
≥22 38
≥20 39.3 ≥20 34.5 ≥20 34.5
硬度
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
HRB HV ≤80 ≤175
70 ≤90
130 ≤180 134 ≤200
≤96
130 ≤200 170 ≤230
78 160 ≤96 ≤230
83 162 ≤96 ≤230
83 162
冷弯 d=2a（180°）
不锈钢和不锈铁？
长期以来，中国乃至亚洲地区（不包括日本）在使用不锈钢方面形 成了一个误区，也就是习惯用磁性来判断不锈钢的品质，认为无磁的奥 氏体是不锈钢，有磁的铁素体就不是不锈钢，是不锈铁，这个错误的理 念曾导致了中国的不锈钢消费中奥氏体钢占90%，造成极大的资源浪 费，这是也国内制品企业大量使用200系的原因。
60.0
材料的导热性能较SUS304优
越 ，更节能、更省时间。
40.0
TTS443
3 layer clud steel
20.0
SUS304
不锈钢中铁素体含量计算公式
不锈钢中铁素体含量计算公式不锈钢是一种特殊的合金，其主要成分是铁、铬、镍等元素。
其中，铁素体是不锈钢中最主要的晶体结构之一，它对不锈钢的力学性能、耐蚀性能等起着重要作用。
因此，准确计算不锈钢中的铁素体含量对于评估不锈钢的性能非常重要。
1.WRC-1992公式WRC-1992公式是一种广泛应用于工业实践的计算公式，其计算公式如下：Ferrite（%Fe）= (Ni, Cr, Cu, Mo, V, Si) - Annealed其中，(Ni,Cr,Cu,Mo,V,Si)表示合金中这些元素的质量分数。
2. De Long公式De Long公式是根据不锈钢的化学成分来计算铁素体含量的公式，其计算公式如下：Ferrite（%Fe）= 18 + （%Cr - %Ni） / 6 + （%Mo + %Nb + %V）/ 15 - （%C + %Mn） / 15其中，（%Cr,%Ni,%Mo,%Nb,%V,%C,%Mn）表示对应元素的质量分数。
3. Schaeffler公式Schaeffler公式是一种基于铬等价值和镍等价值来计算铁素体含量的公式，其计算公式如下：Ferrite（%Fe）= CrEq / 10 - 7.7 * NiEq / 10 + 45其中，CrEq和NiEq分别为铬和镍的等价值，其计算方式如下：CrEq=%Cr+%Mo+1.5*%Si+0.5*%Nb+2*%TiNiEq=%Ni+30*%C+0.5*%Mn+0.3*%Cu+30*%N以上是其中几种常见的不锈钢中铁素体含量计算公式，根据实际需求和具体情况，可以选择合适的公式进行计算。
但需要注意的是，不同的公式适用于不同的不锈钢合金，并且仅作为参考，实际的铁素体含量还需要通过实验方法进行准确确定。
奥氏体 铁素体 不锈钢
奥氏体铁素体不锈钢1.引言1.1 概述奥氏体、铁素体和不锈钢是金属材料领域中常见的概念。
它们在工业生产和日常生活中都起着重要的作用。
奥氏体和铁素体是铁碳合金中的两种重要组织结构，而不锈钢则是一种具有抗腐蚀性能的特殊钢材。
奥氏体是一种由铁和一定量的碳组成的金属组织结构。
它的特点是具有良好的塑性和韧性，能够很好地适应外力的作用。
同时，奥氏体具有较高的硬度和强度，因此在一些需要承受较大压力或负荷的结构材料中广泛应用。
奥氏体形成的条件包括高温下的快速冷却和添加合适的合金元素等。
铁素体是另一种常见的金属组织结构，主要由铁和碳组成。
与奥氏体相比，铁素体的硬度和强度较低，但具有较好的可加工性和可锻造性。
铁素体常用于制造一些需要加工成型的零件和构件。
它形成的条件为低温下的慢速冷却和碳含量较高。
不锈钢是一种合金材料，主要由铁、铬和少量的碳等元素组成。
它具有抗腐蚀性、耐热性和耐磨性等特点，常用于制作厨具、化工设备和建筑材料等。
根据其组织结构和耐腐蚀性能的不同，不锈钢可以分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和双相不锈钢等。
本文将详细介绍奥氏体、铁素体和不锈钢的定义、特点、形成过程以及在工业和生活中的应用领域。
通过对这些材料的深入了解，可以更好地理解金属材料的性能和应用，并为相关产业的发展提供参考和指导。
1.2 文章结构本文将从三个方面详细介绍奥氏体、铁素体和不锈钢的定义、特点、形成以及应用。
下面是文章的具体结构。
第二部分正文将重点介绍奥氏体、铁素体和不锈钢。
首先，在2.1部分将详细阐述奥氏体的定义和特点。
我们将介绍奥氏体的晶体结构、化学成分以及其在不同条件下的形成方式。
此外，我们还将探讨奥氏体的应用领域，如在建筑、航空航天、汽车工业等方面的应用。
接着，在2.2部分，我们将对铁素体进行详细讲解。
我们将介绍铁素体的结构和成分，并探讨铁素体的形成机制。
此外，我们还将探讨铁素体在材料工程领域的广泛应用，包括在制造业、船舶、化工等领域中的应用。
304不锈钢铁素体含量
304不锈钢铁素体含量
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目录
1.304 不锈钢的概述
2.铁素体含量对 304 不锈钢性能的影响
3.304 不锈钢的铁素体含量标准
4.如何检测 304 不锈钢的铁素体含量
5.结论
正文
一、304 不锈钢的概述
304 不锈钢是一种常见的不锈钢材料，其主要成分是铁、铬、镍等元素。
由于其良好的耐腐蚀性、焊接性能和可加工性，304 不锈钢被广泛应用于建筑、装饰、食品医疗等领域。
二、铁素体含量对 304 不锈钢性能的影响
铁素体是 304 不锈钢的主要组织结构之一，其含量对不锈钢的性能有着重要影响。
一般来说，铁素体含量越高，不锈钢的强度和硬度就越高，但同时其塑性和韧性就会降低。
反之，铁素体含量越低，不锈钢的塑性和韧性就会提高，但强度和硬度就会降低。
三、304 不锈钢的铁素体含量标准
我国标准规定，304 不锈钢的铁素体含量应该在 50% 至 70% 之间。
这是因为在这个范围内，304 不锈钢的性能最为均衡，既有足够的强度和硬度，又有良好的塑性和韧性。
四、如何检测 304 不锈钢的铁素体含量
检测 304 不锈钢的铁素体含量一般采用金相检测法。
这种方法是通
过对不锈钢进行金相处理，然后在显微镜下观察其组织结构，从而判断其铁素体含量。
五、结论
总的来说，304 不锈钢的铁素体含量对其性能有着重要影响。
奥氏体、马氏体、铁素体、双相不锈钢的区别简介
奥氏体、马氏体、铁素体、双相不锈钢的区别简介不锈钢通俗地说，不锈钢就是不容易生锈的钢，实际上一部分不锈钢，既有不锈性，又有耐酸性（耐蚀性）。
不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜（钝化膜）的形成。
这种不锈性和耐蚀性是相对的。
试验表明，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含水量的增加而提高，当铬含量达到一定的百分比时，钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。
不锈钢的分类方法很多。
按室温下的组织结构分类，有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢；按主要化学成分分类，基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统；按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等，按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等；按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。
由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。
200 系列—铬-镍-锰奥氏体不锈钢300 系列—铬-镍奥氏体不锈钢型号301—延展性好，用于成型产品。
也可通过机械加工使其迅速硬化。
焊接性好。
抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。
型号302—耐腐蚀性同304，由于含碳相对要高因而强度更好。
型号303—通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。
型号304—通用型号；即18/8不锈钢。
GB牌号为0Cr18Ni9。
型号309—较之304有更好的耐温性。
型号316—继304之後，第二个得到最广泛应用的钢种，主要用于食品工业和外科手术器材，添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。
由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。
SS316则通常用于核燃料回收装置。
18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。
[1]型号321—除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外其他性能类似304。
不锈钢都有什么材质
不锈钢作为一种普遍的材料，现在主要是用于各种的工业以及家庭领域中，特别是在工业的领域中使用特别的广泛，而且其材质有许多的类型，而且相关的信息也比较多，我们整理了一部分，以供大家学习。
1、奥氏体不锈钢。
热处理不能硬化，但通过冷加工可以硬化。
代表钢种304，,18Cr-8Ni是其基本组成，常温、高温下都为奥氏体，无磁性。
2、铁素体不锈钢。
含铬12％～30％。
其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。
3、马氏体不锈钢。
强度高，但塑性和可焊性较差。
4、双相不锈钢双相不锈钢指铁素体兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，具有超塑性等特点。
5、沉淀硬化型不锈钢时效硬化马氏体不锈钢兼有良好的抗腐蚀性能和热处理简单的特点。
常用不锈钢材质有:201、202、301、303、304、304L、316、316L、321、310S、401、409、410、420J1、420J2、430、439、443、444等。
不锈钢材质另外还有:200(奥氏不锈钢)、300( 奥氏体不锈钢)、309、400、408、416、440、500和600等。
在众多的材质当中，201不锈钢的锰含量较高且易于生锈，表面暗黑色，又因为其相对较低的成本，是低端档次装饰市场使用较多的不锈钢材质；304不锈钢和304L不锈钢都是18-8型奥氏体不锈钢，且它们的综合性能极为相似。
它们的不同之处有二，其一是304L不锈钢的碳含量比304不锈钢低上许多；其二是304L不锈钢因为极低的碳含量，多了304不锈钢没有的抗晶间腐蚀能力。
不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。
铬是使不锈钢获得耐蚀性的基本元素，当铬含量达到一定的百分比时，铬与腐蚀介质中的氧作用，在钢表面形成一层很薄的氧化膜（自钝化膜），可阻止钢的基体进一步腐蚀。
除铬外，常用的合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等，以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。
铁素体在奥氏体不锈钢中的作用
铁素体在奥氏体不锈钢中的作用奥氏体不锈钢中铁素体起着重要的作用。
奥氏体不锈钢焊缝中常常需要形成一定数量δ相铁素体（3FN~10FN）。
铬镍奥氏体焊缝的结晶模式主要取决于焊缝金属的[Cr／Ni]。
镍当量按下式计算：Creq=Cr+1．37Mo+1．5Si+2Nb+3TiNieq2Ni+0．3 1 Mn+22C+14．2N+Cu作用1、防止热裂纹。
铁素体是对S、P、Si和 Nb等元素溶解度较大，能防止这些元素的偏析和形成低熔点共晶，从而阻止凝固裂纹产生。
2、提高焊接接头的耐腐蚀性能（晶间腐蚀和应力腐蚀）。
焊接材料（母材和焊材）中的δ相铁素体能显著改善焊缝及热影响区抗晶间腐蚀和应力腐蚀。
δ相铁素体分布在奥氏体晶粒晶界，有阻隔晶界通道并延伸总通道长度的作用，对减少晶间腐蚀有效。
3、奥氏体不锈钢中的铁素体对材料的力学性能有显著影响。
铁素体含量增加时强度增加，同时，延展性和冲击强度减低。
利用此特性，可采用调控铁素体的含量来达到所需要的材料力学性能和加工性能。
缺点1、铁素体含量较高，将造成堆焊层材料脆化，降低材料的韧性，容易产生裂纹等缺项，造成脆性破坏。
2、过高铁素体将造成奥氏体抗腐蚀性能下降。
铁素体与奥氏体的电极电位不同，铁素体数量超过一限度后，会使点蚀倾向增大。
原因在550~900区间，E347堆焊层中的铁素体发生δ—б的转变，Cr—Mn—Ni的存在将是形成б相的倾向增大，б相形成会造成奥氏体贫Cr，因而使金属脆化和抗腐蚀性能下降。
另外，母材中的碳通过融合线向不锈钢堆焊层金属迁移及形成马氏体区，从而形成堆焊层脆化。
应将焊缝铁素体的含量控制在3% ~ 8%，或者采用重新固溶处理，将б相铁素体溶解回基体中。
控制因素1、熔敷金属中铁素体含量随着电弧电压的升高而急剧下降。
2、熔敷金属中铁素体含量随着焊接电流的提高而降低。
3、熔敷金属中铁素体含量随着冷却速度的较快有所提高，随着层间温度的升高而有所下降。
4、焊接角度对熔敷金属中的铁素体含量有一定影响。
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磁性法以铁素体数（FN）表示A不锈钢和A-F不 锈钢焊缝中铁素体含量。 1、焊条电弧焊熔敷金属的测量。 2、其它熔敷金属试样测量。 3、产品焊缝的测量。产品焊缝和堆焊金属可直接 在产品焊缝和堆焊层上测量。
测量部位
1、在待测表面沿焊道长度方向不同的位置至少 测量六个读数。测量过程中不应有振动，测头应 接触测试面并保持垂直。FN≤20的堆焊层，每个 测量位置取五个读数的平均值作为测量结果。 FN>20每个测量位置取五个读数中的最大值作为 测量结果。至少6个测量位置的平均值作为试样 的测量结果。 2、产品焊缝和堆焊金属，测量部位按技术条件， 在选定的部位上每隔5mm～10mm取一个测量点， 测量按1进行。
奥氏体不锈钢焊缝中铁素体起着极其重要的作用。 奥氏体不锈钢焊缝中常常需要形成一定数量 δ 相铁素体（3FN ～ 10FN） 优点： 1、防止热裂纹。铁素体是对 S、P、Si 和 Nb 等元素溶解度较大，能防止这些元素的偏析和形 成低熔点共晶，从而阻止凝固裂纹产生。
2、提高焊接接头的耐腐蚀性能（晶间腐蚀和应力 腐蚀）。 缺点： 1、铁素体含量过高，将造成堆焊层材料脆化，降 低材料的韧性，容易产生裂纹等缺陷，造成脆 性破坏. 2、过高铁素体将造成奥氏体抗腐蚀性能下降。铁 素体与奥氏体的电极电位不同，铁素体数量超 过某一限度后，会使点蚀倾向正大。
GB/T20878-2007《不锈钢 耐热钢 牌号及化学成分》
八角垫S30403、连接法兰S32168 凸台堆焊E347 焊评 12Cr2Mo1R+堆焊316L 法兰盖 连接法兰（ 0Cr18Ni9Ti） 容器内壁双层堆焊：E309L+E347
不同牌号对照
铁素体作用与控制
标准
GB/T 1954-2008《铬镍奥氏体不锈钢焊缝铁素体 含量测量方法》 1、本标准适用于奥氏体型、奥氏体-铁素体型铬 镍不锈钢焊缝金属。 2、本标准规定的磁性法不适用奥氏体不锈钢铸 件和锻件。 铁素体（δ ）：直接由液态金属凝固结晶而形 成的高温铁素体，并被保留到室温。 铁素体数（FN）：人为选定用来表示A不锈钢、 F-A不锈钢焊缝金属铁素体含量的标准化数值。
磁性法
磁性法：利用不锈钢中铁素体含量与铁磁性成正 比的关系，采用专门的磁性测量仪直接测量。
德国菲希尔FMP30铁素体测量仪
技术规格
工作原理 FERITSCOPE FMP30 依据磁感应方法进行 测量。线圈产生的磁场区域与工件内的磁性部件 相互作用，磁场区域的变化第二个线圈内产生感 生电压，该电压与铁素体含量成比例关系，然后 评估该电压。所有的磁性部件，也就是说，除了 δ铁素体，还包括其转化形式马氏体都能被识别。
3、对于长焊缝和大面积堆焊，应按一定比例抽测， 抽测部位应具有代表性，测量点应均匀分布。 4、测量过程中发现铁素体分布不均匀，应在测量 结果中分别给出平均值、最高值、和最低值及其部 位。 5、测量过渡层时，应以其最外层两焊道搭接区作 为测量部位。 测量仪及自带标准块应定期用马格尼仪或二级标样 校准。仪器使用前，应先使用标准块校准。
主要内容
概述
作用与控制 磁性法 测量方法 金相法 化学分析法
不锈钢
定义：不锈钢是指在空气、水、酸、碱等腐蚀介质中具有 高的化学稳定性的钢。 性能：较高耐腐蚀性、良好力学性能和工艺性能。 分类：组织结构、化学成分、用途、功能等。 按钢的组织结构分类：如奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、 铁素体不锈钢、双相不锈钢等。
1808热高压分离器和1800柴油加氢 1808热高压分离器容器内壁耐腐层堆焊前应作 焊评，焊评试板在热处理前，应分别采用磁性法 和化学分析法（WRC-1992)测铁素体数，两 种方法测铁素体数应有较好的一致性。如果铁素 体含量达到10FN，应在最终焊后热处理后用金 相法检测，无连续的铁素体网状组织存在事才认 为合格。 1800柴油加氢应按化学分析法（WRC-1992)
术语解释
奥氏体： C溶解在γ 铁形成的间隙固溶体，具有 面心立方晶体结构，没有磁性。 铁素体分为α 铁素体和δ 铁素体。 α 铁素体：C溶解在α 铁形成的间隙固溶体. δ 铁素体：C溶解在δ 铁形成的间隙固溶体。 铁素体具有体心立方晶体结构，有磁性. 马氏体：C溶解在α 铁形成的过饱和间隙固溶体。 马氏体具有磁性。
如何控制手工电弧焊焊接过程中铁素体含量
1、熔敷金属中铁素体含量随着电弧电压的升高 （拉长电弧）而急剧下降。焊接电压是影响铁素 体含量的主要因素。（N和Cr的影响） 2、熔敷金属中铁素体含量随着焊接电流的提高而 降低。 3、熔敷金属中铁素体含量随着冷却速度的加快而 有所提高，随着层间温度的升高而有所降低。 4、焊接角度对熔敷金属中铁素体含量有一定影响。
注意的问题
1、现场检测铁素体前，需按照说明书对铁素体测 定仪进行校准。 2、测量前被测物表面必须干净，无液渍、油渍、 腐蚀性溶液等，仪器使用温度为5～45℃。 3、在测量过程中，仪器的探头应垂直轻触待测物 表面，避免用力撞击，严禁探头在被测面上拖 动。两次测量之间，探头必须离开被测面50 mm 以上，以保证测量准确。 4、测量时应保证排除仪器附近强磁性物质对测量 结果的影响，磁性物质距离侧头在18mm以外。
按钢中主要化学元素分类：如铬不锈钢，铬镍不锈钢、 铬镍钼不锈钢、超低碳不锈钢等。
按钢的性能特点和用途分类：如高强度不锈钢、耐应力 腐蚀不锈钢；耐硝酸不锈钢等。 按钢的功能特点分类：如低温不锈钢构和化学元素两者结合 的分类方法。 1、奥氏体不锈钢 2、铁素体不锈钢 3、奥氏体-铁素体双相不锈钢 4、马氏体不锈钢 5、沉淀硬化型不锈钢
晶界腐蚀
原因
在550℃～900℃区间，易使E-347堆焊层中的铁 素体发生δ —σ 的转变，Cr－Mn－Ni的存在将使 形成σ 相的倾向增大，σ 相的形成会造成奥氏体 贫Cr，因而使金属脆化和抗腐蚀性能下降。另外， 母材中的碳通过熔合线向不锈钢堆焊层金属迁移 及形成马氏体区，从而形成堆焊层的脆化。