鐵素體不銹鋼具有和低碳鋼類似的性能，但耐腐蝕性比碳鋼好得多。這類鋼是一個(gè)多世紀(jì)以前開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的。
1 早期的鐵素體不銹鋼
不銹鋼是在 1900–1915 年間發(fā)明的。同許多發(fā)明一樣，它實(shí)際上是多個(gè)科學(xué)家研究工作累積的結(jié)果。當(dāng)時(shí)，合金成分類似于如今的410、420、430、442、446、440C 等牌號(hào)的研究成果在英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)發(fā)表。
不銹鋼的碳含量必須非常低，很多年以來(lái)，一直難以達(dá)到這么低的碳含量，直到上世紀(jì) 80 年代，才較好地解決了這個(gè)問(wèn)題，這也是為什么性能良好的鐵素體牌號(hào)姍姍來(lái)遲。
2 牌號(hào)及其化學(xué)成分
Cr 是不銹鋼生產(chǎn)中*重要的合金元素，它能夠在金屬表面生成鈍化膜，使不銹鋼具有耐蝕性，并提高了它的抗氧化性、耐磨性以及抗拉強(qiáng)度。至少需要10.5% 的 Cr（重量%）才能形成可靠的具有自我修復(fù)能力的鉻氧化物表面保護(hù)層，鉻含量越高，這層鈍化膜就越強(qiáng)。在大氣或水中，如果不銹鋼表面由于加工或不小心被破壞，這層鈍化膜能夠立即重新形成。
下表給出了 5 大類鐵素體不銹鋼的化學(xué)成分：
第1類
第2類
第3類
第4類
第5類
鐵素體不銹鋼具有奧氏體不銹鋼的大多數(shù)力學(xué)性能和耐蝕性能，并且還有許多優(yōu)于奧氏體不銹鋼的獨(dú)特性能。因此鐵素體不銹鋼能夠：
-- 在不銹鋼家族中作為 304不銹鋼的補(bǔ)充（304仍然是使用范圍*廣、*常用的牌號(hào)）；
-- 替代 200 系不銹鋼（通常具有更好的使用性能）；
-- 由于其特殊性能，可在許多領(lǐng)域替代其他材料如碳鋼、Cu、Zn、Al、塑料等，甚至在原本只能采用奧氏體不銹鋼的領(lǐng)域，也可能成為優(yōu)良的替代材料。
采用鐵素體不銹鋼的用戶通常會(huì)得益于其技術(shù)性能及較低的壽命周期成本。
鐵素體不銹鋼的“磁性”并不是“負(fù)面”的，而是它區(qū)別于其它不銹鋼的一種特殊性能。
大家熟知的標(biāo)準(zhǔn)鐵素體不銹鋼 409、410 和 430，它們?cè)谙匆聶C(jī)滾桶、排汽系統(tǒng)等許多重要應(yīng)用領(lǐng)域都非常成功。實(shí)際上鐵素體不銹鋼在各個(gè)領(lǐng)域都有巨大的應(yīng)用潛力。
新開(kāi)發(fā)的鐵素體不銹鋼如 439，441，444等，能夠用于更廣泛的領(lǐng)域。它們可加工成復(fù)雜的形狀，并以普通的連接方式進(jìn)行連接和焊接。添加了鉬的鐵素體不銹鋼 444對(duì)局部腐蝕的耐蝕能力至少可與奧氏體不銹鋼 316 相當(dāng)。
鐵素體不銹鋼由于成本、特性和供貨渠道方面的優(yōu)勢(shì)，成為理想的選材。
一 五大類鐵素體不銹鋼
鐵素體不銹鋼分為五大類，其中1-3類為標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)，4-5類為特殊牌號(hào)。迄今為止，用量*大和應(yīng)用范圍*廣的主要集中于標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)。因此，標(biāo)準(zhǔn)鐵素體不銹鋼一般完全能夠滿足和適用大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的要求。
第 1 類 -- Cr 含量：10%-14%；典型牌號(hào)409，410L 。
這類鋼在所有不銹鋼中鉻含量低，因而便宜，適合在沒(méi)有腐蝕或輕微腐蝕及允許有局部輕微生銹的環(huán)境下使用。409 型不銹鋼起初專門為汽車排氣系統(tǒng)消音器（腐蝕不嚴(yán)重的外部）所設(shè)計(jì)。410L 型不銹鋼常用于容器、公共汽車和長(zhǎng)途大轎車，用作液晶顯示器的外框。
第 2 類 -- Cr 含量：14%-18%；典型牌號(hào) 430 。
它是一類使用*廣的鐵素體不銹鋼，含有較高的鉻，具有較好的耐蝕性，其多數(shù)性能與 304 類似。在某些應(yīng)用領(lǐng)域，可替代 304 型不銹鋼，一般在室內(nèi)使用具有足夠的耐蝕性。典型的用途包括洗衣機(jī)滾筒、室內(nèi)面板等。典型的 430 經(jīng)常作為 304 替代材料，用于廚房設(shè)施、洗碗機(jī)、壺和鍋等。
第 3 類 -- Cr 含量：14%-18%，包含穩(wěn)定化元素 Ti、Nb 等；典型牌號(hào) 430Ti、439、441 等。
與第 2類相比，這類型牌號(hào)具有良好的焊接性和成形性。在多數(shù)情況下，其性能甚至優(yōu)于 304。典型用途包括水槽、熱交換管（制糖業(yè)、能源等）、汽車排氣系統(tǒng)（比 409壽命長(zhǎng)）和洗衣機(jī)的焊接部位。第 3類牌號(hào)甚至可替代 304用于性能要求更高的場(chǎng)合。
第 4 類 –- Mo 含量在 0.5% 以上; 典型牌號(hào)包括 434、436、444 等。
這類牌號(hào)通過(guò)添加鉬增加耐蝕性，其典型的應(yīng)用領(lǐng)域是熱水箱、太陽(yáng)能熱水器、汽車排氣系統(tǒng)、電加熱壺和微波爐部件、汽車裝飾條和戶外面板等。444 不銹鋼的耐蝕性能與 316不銹鋼相當(dāng)。
第 5 類 -- Cr 含量：18%-30%；典型牌號(hào)包括 446、445/447 等。
這類牌號(hào)通過(guò)添加更多的鉻和含有鉬來(lái)提高耐蝕性和抗氧化性。這類牌號(hào)的耐蝕性和抗氧化性優(yōu)于316。典型用途沿海和其它高耐蝕環(huán)境。JIS 447 的耐蝕性與金屬鈦相當(dāng)。
二 現(xiàn)代鐵素體不銹鋼的優(yōu)異性能
高質(zhì)量鐵素體不銹鋼已經(jīng)出現(xiàn)多年，目前已經(jīng)形成了系列性能優(yōu)異的商業(yè)牌號(hào)。
430 不銹鋼曾經(jīng)是早期唯壹被認(rèn)可的鐵素體牌號(hào)，但早期的用戶對(duì)這個(gè)牌號(hào)的使用，特別是在焊接或嚴(yán)重腐蝕條件下的使用，沒(méi)有得到足夠的技術(shù)支持，發(fā)生了一些事件，以致后來(lái)形成了鐵素體不銹鋼性能差而奧氏不銹鋼性能優(yōu)良的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。
其實(shí)鐵素體不銹鋼很早就得到了改進(jìn)。現(xiàn)代技術(shù)的全力支持和鋼種的增加和多樣化可保證在性能上滿足用戶的需求。鐵素體不銹鋼的性能可與奧氏體不銹鋼相比，朝展金屬認(rèn)為鐵素體不銹鋼性能差或特別好都是錯(cuò)誤的，他們之間僅僅是性能和用途不同。
實(shí)際上在許多條件下，與昂貴的材料相比，鐵素體不銹鋼正成為一種更好的選材。這類不銹鋼更適用一些有特殊要求的環(huán)境條件，性能不高也不低，剛好滿足要求。
三 優(yōu)良的成形性能
鐵素體不銹鋼的延展性和碳鋼一樣，大多數(shù)成型操作都沒(méi)問(wèn)題，但沒(méi)有奧氏體不銹鋼的延展性好。奧氏體不銹鋼具有優(yōu)越的延展性，但在不少情況下屬“性能過(guò)優(yōu)”。
鐵素體不銹鋼和碳鋼表現(xiàn)出同樣的成形性。因此，你只要想到現(xiàn)在可以將碳鋼加工成各種復(fù)雜的形狀（如汽車車身），就會(huì)意識(shí)到鐵素體不銹鋼也具有同樣的可能性。只要工具和牌號(hào)選擇正確，就可以將鐵素體不銹鋼加工成各種形狀。
四 獨(dú)特的磁性能
一個(gè)對(duì)鐵素體不銹鋼普遍的誤解是，因?yàn)殍F素體不銹鋼有磁性，所以這類鋼不是“真正”的不銹鋼，而會(huì)像碳鋼一樣生銹。這是沒(méi)有道理的。一些不銹鋼有磁性而一些沒(méi)有磁性的真正原因是它們之間的原子結(jié)構(gòu)不同。耐蝕性與原子結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，而與化學(xué)成分有關(guān)，即特定的鉻含量。而磁性與抗蝕性沒(méi)有關(guān)系。
實(shí)際上，鐵素體不銹鋼的磁性能是這種材料的重要性能之一，有許多當(dāng)前或潛在的用途和優(yōu)點(diǎn)。電冰箱及刀具和其他金屬工具的閉合都利用了這一性能。實(shí)際應(yīng)用中，“感應(yīng)發(fā)熱”炊具中鍋的基本性能就是磁性，因?yàn)槠浒l(fā)熱過(guò)程就是炊具本身的磁能轉(zhuǎn)化成熱能的過(guò)程。
五 獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
鐵素體不銹鋼是一種特別耐用和低維護(hù)的材料，具有遠(yuǎn)比碳鋼低的壽命周期成本，且100% 可循環(huán)再利用。
與碳鋼相比，鐵素體不銹鋼具有所有不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)：耐蝕性、低壽命周期成本和長(zhǎng)壽命期等。此外，與同類鋼種奧氏體不銹鋼相比，其優(yōu)勢(shì)并不僅停留在其成本低這一個(gè)方面，實(shí)際上鐵素體不銹鋼在許多性能上都優(yōu)于奧氏體不銹鋼。
鐵素體不銹鋼特有的 “獨(dú)特”性能：
鐵素體不銹鋼有磁性；
鐵素體不銹鋼的熱膨脹率低（加熱時(shí)膨脹程度小于奧氏體不銹鋼）；
鐵素體不銹鋼的高溫抗氧化性能好（與奧氏體不銹鋼相比，表面不容易形成氧化皮）；
鐵素體不銹鋼熱傳導(dǎo)率高（熱傳導(dǎo)比奧氏體不銹鋼更加均勻）；
含有穩(wěn)定化元素鈮的鐵素體不銹鋼有良好的蠕變抗力（在長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)力作用下的應(yīng)變比奧氏體不銹鋼?。?/span>
鐵素體不銹鋼比奧氏體不銹鋼更易于切削和加工（奧氏體不銹鋼的切削加工需要專用工具和大功率的機(jī)械，造成工具損耗也更大）；
在冷成形時(shí)，鐵素體不銹鋼的回彈傾向比奧氏體不銹鋼小得多；
鐵素體不銹鋼的屈服強(qiáng)度高于 304 不銹鋼（與碳鋼相當(dāng)）；
鐵素體不銹鋼不容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。
六 匹配即上乘
在當(dāng)前市場(chǎng)情況下，用戶在針對(duì)特定的應(yīng)用環(huán)境選材時(shí)，首先要避免材料選得“性能過(guò)剩”。
在過(guò)去的發(fā)展中，因奧氏體不銹鋼 304 具有廣泛的適用性，已成為應(yīng)用范圍廣、易獲得的不銹鋼牌號(hào)。只要合理選材，現(xiàn)代鐵素體不銹鋼常?？梢杂行У靥娲?304 不銹鋼。
經(jīng)過(guò)對(duì)制造和使用質(zhì)量仔細(xì)而實(shí)際的考察，結(jié)果顯示具有成本優(yōu)勢(shì)的鐵素體不銹鋼足以滿足加工者及用戶對(duì)性能的要求。
