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铁素体不锈钢具有体心立方（BCC）晶体结构。其铬含量很高，范围为11%至27%，但只含有少量镍或不含镍。铁素体不锈钢的碳含量较低（约0.03%），使其具有很高的延展性和成型性，容易加工成更薄的规格，通常用于汽车排气系统、电器、锅炉、炊具和室内建筑。然而，与奥氏体钢一样，它们不能通过热处理硬化。铁素体不锈钢具有与低碳钢相似的性能，但是由于其含有大量的铬，可在表面形成保护性氧化层，防止腐蚀，所以具有更好的耐腐蚀性，但其耐腐蚀性不如奥氏体不锈钢，因为铁素体钢具有体心立方（BCC）结构，而奥氏体钢具有面心立方（FCC）结构，奥氏体钢的FCC结构提供更好的耐腐蚀性和耐用性。另外铁素体不锈钢的镍含量通常低于奥氏体不锈钢。镍增强奥氏体结构的稳定性，并在提供卓越的耐腐蚀性方面发挥着至关重要的作用，而铁素体不锈钢中大量缺乏镍，限制了它的耐腐蚀能力。同时，因为铬能够形成稳定的氧化层，保护材料免受热引起的降解，所以铁素体不锈钢也具有良好的耐热性。另外，合金元素（特种牌号铁素体钢通常包括钼、铝和钛等合金）有助于铁素体不锈钢的抗裂性，特别是在高温和腐蚀环境中。 铁素体不锈钢系列。
 铁素体钢添加不同元素，以改变其耐腐蚀性，焊接性及加工性的演变过程。
因为铁素体钢具有高导热性，因此它们是构建锅炉、热交换器和其他涉及传热应用的合适材料。由于铁素体钢的热膨胀系数低，因此它们在很宽的温度范围内尺寸稳定。由于铁素体还具有出色的抗应力腐蚀开裂性能，这使得它们能够承受氯化物、高湿度和高温。因此铁素体钢可用于抵抗氯化物应力腐蚀开裂、水介质中的腐蚀、高温氧化以及氯化物介质中的点蚀和缝隙腐蚀。应用包括汽车排气设备、散热器水箱、催化反应器、干肥罐和动物防护罩等。
常用铁素体不锈钢演变过程。 一些常见的铁素体不锈钢如图上图所示，AISI400系列涵盖铁素体不锈钢和马氏体不锈钢。随着Cr含量的增加超出马氏体类的11.5-18%范围，即使在高温下，主要的冶金结构也是铁素体。在某些牌号中，有足够的碳和氮，可在高温下产生一些奥氏体，从而在快速冷却时产生部分硬化，然而一般来说，铁素体不锈钢不易硬化。由于脆化问题，铁素体不锈钢不易于焊接，主要用于非结构应用。1.高导热率：与奥氏体不锈钢相比，铁素体不锈钢具有更高的导热率。这意味着它们可以更有效地散热，保持焊接所需的热量可能具有挑战性。2.快速冷却速率：铁素体不锈钢在焊接过程中往往会经历快速冷却速率，特别是在较厚的部分。这种快速冷却会导致热影响区中形成脆性相，例如马氏体，从而增加开裂的风险。3.对氢脆的敏感性：铁素体不锈钢在焊接过程中更容易受到氢脆的影响。焊接过程会将氢引入材料中，如果管理不当，可能会导致氢致裂纹的形成。4.对热裂纹的敏感性：铁素体不锈钢容易发生热裂纹，特别是在存在硫和磷等杂质的情况下。焊接过程可能会引入这些杂质，适当的焊接技术（例如预热和控制层间温度）对于最大限度地降低热裂风险至关重要。5.低温下的延展性有限：铁素体不锈钢在较低温度下表现出延展性降低，并且焊接过程涉及局部加热和冷却。这种温度波动会导致焊接接头脆化并降低韧性。6.碳化铬的形成：铁素体不锈钢可能容易在晶界处形成碳化铬，特别是当碳含量较高时。这会导致热影响区的敏化和耐腐蚀性能降低。最常用的铁素体钢是430，在某些应用中，该钢可以用作奥氏体钢304的替代品。
430不锈钢的碳、镍和其他合金元素的浓度非常低，这使得430不锈钢更便宜。它具有良好的耐热性和耐腐蚀性，可处理有机酸和硝酸，当然作为铁素体不锈钢，它具有优异的耐应力腐蚀开裂性能。430具有良好的切削加工性和成型性以及较低的加工硬化率，但其延展性较低，容易产生磨损。430不锈钢常见于洗衣机滚筒、厨房水槽、餐具、室内面板、汽车装饰件、硝酸罐等。434不锈钢是最常见的不可硬化铁素体不锈钢，其含有高钼，以提高其耐腐蚀性和耐热性，其性能接近430。作为一种应用非常广泛的铁素体不锈钢，434能够承受高达815°C的温度。由于其优异的耐高温性能，无法通过热处理硬化，只能像低碳钢一样冷成型。434不锈钢的主要用途是作为汽车装饰。此外还用于炉室、抽油烟机、蒸汽熨斗底座以及化学加工设备等。409是通过钛和（或）铌的存在而稳定的铁素体不锈钢，它在高温下保持良好的机械性能和耐腐蚀性。409具有良好的成型性和焊接特性，可采用电弧焊、电阻点焊、缝焊等多种方法进行焊接。然而，409焊接需要预热至150-260摄氏度，并进行焊后退火以提高延展性。409不锈钢最初是为汽车排气系统开发的，但其应用范围已扩展到催化转化器、消声器、燃油过滤器、热交换器和农业机械等领域。马氏体不锈钢具有体心四方晶体结构。它们由11.5-18%的铬和0.1-1.2%的碳组成。马氏体400系列以德国冶金学家阿道夫·马滕斯（Adolf Martens）的名字命名，是低碳（0.1–1%）、低镍（低于2%）钢，含有铬（12%至14%）和钼（0.2–1%）。
该类不锈钢与铁素体不锈钢共享AISI400编号，有时被称为纯铬牌号。相比之下，奥氏体不锈钢本质上是铬镍合金。410是马氏体类的主要合金，Cr含量为11.5%至13.5%。马氏体不锈钢中的碳和铬协同作用，防止奥氏体在快速冷却过程中转变为铁素体。其结果是产生一种扭曲的BCT结构，称为马氏体（体心四方晶系—类似于BCC，但在一个方向上伸长）。马氏体不锈钢按含碳量分为低碳马氏体钢（碳0.05-0.25%）和高碳马氏体钢（碳0.61-1.50%）两类。低碳马氏体钢具有更好的耐腐蚀性，但高碳马氏体钢强度更高，更脆。马氏体不锈钢相对较高的强度和脆性归因于其高碳含量。然而，马氏体不锈钢中的镍含量较低，这使得它们的耐腐蚀性较差。通过转变为马氏体而硬化的不锈钢需要经过回火以获得所需的工程性能。在高温下，它们具有奥氏体结构，冷却至室温后转变为马氏体结构。不幸的是，这种回火会影响腐蚀敏感性。例如，当合金在450°C至600°C的温度范围内回火时，420型不锈钢的腐蚀敏感性达到最大。马氏体不锈钢的硬度和强度可以通过时效硬化、退火、淬火和回火等热处理工艺来提高。马氏体钢经过热处理硬化，适用于需要硬度、强度和耐磨性的应用，例如用于制造刀具、紧固件、手术设备和涡轮叶片。马氏体不锈钢具有磁性且耐冲击。然而，由于其脆性，它们难以焊接和成型。马氏体不锈钢在海水中会受到均匀和非均匀的侵蚀。即使是弱氯化物，不均匀侵蚀的潜伏时间通常也只有几个小时或几天。 马氏体不锈钢体系。
 马氏体不锈钢演化过程。
马氏体不锈钢演化过程。 总体来说，虽然马氏体不锈钢的耐腐蚀性不如200和300奥氏体不锈钢，但它具有磁性、非常坚固、高度可加工，并且可以通过热处理硬化。马氏体不锈钢合金含量较低，成本比奥氏体不锈钢低。经过适当的热处理后，它们在许多环境下都具有足够的耐腐蚀性，并且还具有高强度和良好的疲劳性能以及出色的耐磨性、抗氧化性。由于在中等高温下具有良好的拉伸和蠕变强度，因此它们适用于中等高温。蠕变强度是金属在低于屈服点的应力下长时间处于高温下的缓慢变形。马氏体不锈钢的典型应用包括用于涡轮叶片（高速流体流动）的403型、用于阀座表面的410型以及用于餐具、剃须刀片和手术器械的420型和431型。410不锈钢是一种可热处理的通用马氏体不锈钢，含铬11.5%。410不锈钢经过硬化、回火和抛光等工艺，以提高耐磨性、耐腐蚀性和整体机械性能。它与水、空气、热气体、食品和大多数化学品（如弱酸、硝酸、浓硫酸、稀乙酸）兼容。然而，由于410镍含量较低，仅适用于轻度至中度腐蚀环境。410不锈钢可以通过大多数传统的焊接方法进行焊接。为了降低开裂的风险，应在150°C至260°C之间预热。还应进行焊后退火。该牌号在回火和退火工艺后仍保持其易于机械加工的性能。410不锈钢用于炼油设备、泵、阀门、切削工具、以及螺栓、螺钉、螺母和衬套等机器元件。420不锈钢含碳量较高，为0.15%至0.45%，铬含量最低为12%。它是410牌号的更高形式。硬化和应力消除后，其强度显着增加，约1000MPa。其耐腐蚀性低于奥氏体和铁素体不锈钢，但足以耐受弱酸、碱、淡水、正常大气条件和食品。退火状态下具有良好的延展性，但耐腐蚀性较差，因此它在完全硬化、表面研磨或抛光的条件下使用。420易于机械加工，但其机械加工性随着硬度的增加而降低。硬度大于30HRC的420级钢难以加工。420广泛用于制造切削工具（例如、剪刀、刀片）、餐具、针、牙科器械和衬套。420HC不锈钢的碳含量高于420，但与其他钢种相比，被认为是更软的钢，被评为中档钢。其较高的碳含量赋予420HC较高的硬度。420HC非常适合制造切削工具，因为它具有良好的刀刃保持力并且易于磨锐。刃口保持性的意义是指保持刃口锋利的能力。420HC牌号比420牌号贵，并且耐腐蚀性较差。使用420HC制成的刀具深受猎人和渔民的欢迎，因为420HC在恶劣的天气条件下仍能保持良好的性能。420HC不锈钢很容易磨利，但不像钢刀片那样能保持边缘，因此需要经常磨利。420J2不锈钢价格便宜，并且在家庭和工业环境等温和气氛中具有耐腐蚀性。此外，420J2还可耐稀硝酸、碳酸、氨、原油、洗涤剂溶液、醋、食用酸、多种石油产品等。420J2不锈钢与其他钢的区别在于其在淬火和回火条件下的强度和抗冲击性。它可以车削、钻孔和弯曲。420J2不锈钢用于制造手术器械、匕首、剑、家用剪刀和理发剪刀等。440分为440A，440B，440C和440F不锈钢。440C不锈钢是高碳钢，经热处理后具有高硬度、耐磨性和强度。440C 由于铬含量较高，通常可提供最高的耐腐蚀性。440A和440B牌号具有与440C类似的特性， 440A到440C碳含量依次增加。440F是440C的易切削版本，添加了硫以提高切削加工性，用于需要易于加工的应用，例如螺钉、螺栓和阀门部件。其碳含量与440C相似。由于存在过度回火的风险，440不锈钢不应用于高温应用。440的所有子级都具有相似的性能，其中440C级具有与不锈钢级304相似的耐腐蚀性能。440不锈钢用于阀门、阀座、球轴承和餐具等。440A和440B适用于餐具和通用应用，而440C则首选高端刀片和精密仪器。440F 用于需要增强机械加工性能的应用。双相不锈钢通常含有22-25%的铬和5%的镍。例如，2304含有23%铬和4%镍，而2205含有22%铬和5%镍。除了与铬和镍合金化外，双相不锈钢通常还添加氮（0.10-0.20%）和钼（1.0-4.0%）。氮提高屈服强度并减缓脆性金属间化合物的形成。钼提高了合金的耐点蚀性和耐缝隙腐蚀性。双相不锈钢在其显微组织中同时具有大约相等比例的奥氏体相和铁素体相。在锻造或铸造双相不锈钢中，这种微观结构通常是通过1038-1149°C温度范围内的热处理获得的。铸造时，这些钢通常含有约80%或更多的铁素体，并且除了少量奥氏体之外，它们通常还含有脆性金属间化合物。热处理温度足够高以溶解金属间化合物，但又足够低以使得一些铁素体转变为奥氏体。从热处理温度进行非常快速的冷却（通常是水淬）可以防止新的金属间化合物形成，并留下通常为40-60%铁素体和奥氏体的室温微观结构。
正因为其有铁素体和奥氏体结构，所以它们的强度是普通奥氏体不锈钢的两倍。其韧性、延展性和成形性高于铁素体钢，但不如奥氏体钢。双相不锈钢具有继承自铁素体一侧的良好的抗应力腐蚀开裂性能，随着成分的不同，双相不锈钢的耐腐蚀性差异很大，随着镍、钼和氮含量的增加，耐点蚀和缝隙腐蚀的能力也增强。抗应力腐蚀开裂，但不如铁素体钢。韧性优于铁素体钢，但低于奥氏体钢。大约是奥氏体钢强度的两倍。优异的抗点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂性能。高抗氯离子侵蚀能力，高焊接性。
所以双相钢既坚固又灵活，专有的双相不锈钢合金已成功应用于热交换器管材、油田管材和管道、海上平台、气井、铸造泵阀体以及处理海水或酸性气体或石油的配件等。在地热服务中的使用可能证明双相钢远远优于任何奥氏体不锈钢。合金2205在化学加工行业中的需求量很大，因为它的耐氯化物点蚀和缝隙腐蚀能力至少与317L一样好，并且比304L或316L具有更好的抗应力腐蚀开裂能力。就成本而言，双相不锈钢仍然是奥氏体不锈钢的更便宜的替代品。沉淀硬化不锈钢是Fe-Cr-Ni合金系列，含有少量的铜、铝、钛和钼等添加剂。沉淀硬化不锈钢的优点是部件可以在退火条件下制造，然后通过482-593°C的处理进行硬化（强化），以使这些元素作为硬质金属间元素沉淀，析出相阻碍位错的运动、晶格结构中的缺陷，并赋予不锈钢优异的强度和硬度。沉淀硬化不锈钢强度水平高达1792Mpa（超过马氏体不锈钢的强度），耐腐蚀性能与奥氏体不锈钢相当。沉淀硬化不锈钢分为三类：马氏体、奥氏体和半奥氏体沉淀硬化不锈钢。奥氏体沉淀硬化钢在所有温度下都能保持其晶体结构。半奥氏体沉淀硬化钢在固溶处理和淬火后仍保持奥氏体，深冷处理或冷加工后奥氏体组织转变为马氏体组织。沉淀硬化不锈钢用于航空航天和船舶部件、油箱、起落架盖、泵部件、轴系、螺栓、锯、刀具和柔性波纹管接头等。如果本文对你有帮助，记得给我点赞，转发，算是对我最好的支持！
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