馬氏體、鐵素體、奧氏體不銹鋼中元素的影響

馬氏體、鐵素體、奧氏體不銹鋼中元素的影響合金元素對(duì)馬氏體鉻不銹鋼組織和性能的影響鉻的影響（1）鉻對(duì)鋼的組織結(jié)構(gòu)的影響相區(qū)或2-112-122-130.6％18％，在高溫仍為純奧氏體組織；高于18％Cr，鋼中將由鐵素體和奧氏體兩相27％Cr圖2-11鉻含量對(duì)單一的奧氏體相區(qū)和溶碳極限的影響圖2-12鉻對(duì)含C0.6%的Fe-Cr-C合金組織的影響（2）鉻對(duì)淬透性的影響C2-13。圖2-13410型馬氏體不銹鋼端淬曲線鉻對(duì)物理性能的影響12％-25%1％Cr1.5x10-4AFe—Cr的導(dǎo)熱系數(shù)．但鉻含量12％—15％時(shí)，其降低速度迅速減少。此外，鉻還增加鋼的電阻，馬氏體鉻不銹鋼的電阻是普通鋼的4—6倍。鉻對(duì)力學(xué)性能的影響2-142-15鉻鋼中的鉻含量與力學(xué)性能之間的關(guān)系。圖2-14鉻含量對(duì)馬氏體不銹鋼淬火硬度的影響圖2-15鉻含量對(duì)退火后的Fe-Cr合金力學(xué)性能的影響圖2-14鉻含量對(duì)退火后的Fe-Cr耐大氣腐蝕的影響鉻對(duì)耐蝕性和抗氧化性能的影響鉻是目前使鋼鈍化并賦予良好耐蝕性和不銹性的唯—有工業(yè)使用價(jià)值的元12％、見圖2—16。在高溫H2S2-1.17%~18%2-17.表2-1鉻鋼在100%H2S介質(zhì)中的腐蝕速度圖2-17鉻含量對(duì)Fe-Cr合金在稀硫酸和稀硝酸中的耐腐蝕性的影響鉻對(duì)抗氧化性能的影響4~9700~850℃。碳的影響圖2-18碳對(duì)含15.5%-16%Cr馬氏體鋼淬火硬度的影響在馬氏體鉻不銹鋼中，碳是除鉻外的另一重要元素。它是奧氏體形成元素，形成奧氏體的能力為鎳的30倍。為了使鋼具有不銹性所需的鉻含量約12%，對(duì)于鐵一鉻合金而言，這樣的鉻含量巳使相區(qū)封閉，使鋼成為單一的鐵素體組織，間變動(dòng)，視鋼中的鉻含量而定。通常，低碳含量的鋼中鉻含量不能太高；隨著鋼2-12。2-18。同時(shí)鋼的強(qiáng)度相應(yīng)提高，而塑性相應(yīng)降低。碳對(duì)鋼的耐蝕性是不利國素，這是由于碳與鉻形成碳化物奪取了鋼中的鉻．使鋼的耐蝕件下降。鉬的影響圖2-19鉬對(duì)馬氏體不銹鋼在不同溫度淬火后硬度的影響鉬是鐵素體形成元素．促進(jìn)2-19。根據(jù)鉻和碳對(duì)淬火馬氏體鉻不銹鋼硬度影響的相互制約關(guān)系。如果BBB1％，過高的鉬量將促進(jìn)鐵素體的形成而引起一些不利影響。合金元素對(duì)馬氏體鉻鎳不銹鋼組織和性能的影響鎳的影響（2）鎳對(duì)鋼的組織結(jié)構(gòu)的影響2-280.04C-18CrMs由于鎳擴(kuò)大鐵一鉻合金的區(qū)相和+相區(qū)，有可能使低碳的鐵一鉻合金具馬氏體鉻不銹鋼的鉻含量Ms2-28）的雙重作用，將使鋼成為單相在所有合金元素中其共效果最好，見圖3-29。在特定的碳、鉻含量條件下，這一作用可使鋼獲得滿意的相變效果和最大硬度值。圖2-29合金元素對(duì)0.1C-17Cr鋼鐵素體數(shù)量的影響鎳對(duì)可淬性的影響2-302-31。由圖可知，對(duì)于0.21％-0.24％，含鉻近于20％2%~4％Ni性。在沉淀硬化不銹鋼中．鋼的硬化特性與鎳含量間的關(guān)系見圖2-32性能．鎳的加入提高了馬氏體不銹鋼的回火穩(wěn)定性，見圖2-33?？梢?，少量的鎳即可有效地降低回火的軟化程度。圖2-31鎳對(duì)0.1C-17Cr鋼硬化特性的影響圖2-32不同碳含量的馬氏體沉淀硬化不銹鋼的硬化特性和鎳含量之間的關(guān)系鎳對(duì)力學(xué)性能的影響0.1%C10％~20％Cr2-3Cr-Co-Mo2-34。對(duì)力學(xué)性能影響的最佳鎳含量為18％左右。在其基礎(chǔ)上，增加鎳含量，則屈服強(qiáng)度下（2-322-66％~8％Ni5％Ni8％Ni鎳對(duì)時(shí)蝕性能的影響室溫（30℃）5％H2SO4Fe-Cr鋼中鎳含量增加．耐蝕性隨之提高，拐點(diǎn)出現(xiàn)于10％Ni，在馬氏體不銹鋼的鎳含量范圍內(nèi)，亦顯示出鎳的良好作用。見圖2-35。在氣蝕條件下，鎳明顯地改13％Cr2％Ni1％Ni3（2-36。因此提高在流動(dòng)的含泥沙水中的耐磨燭性能。鉬的影響2-372-3812％CrM2X在過時(shí)效的情況下，由于鉬合金化的M2X具有極高的穩(wěn)定性，減緩了由M23C60.5％~4％范圍內(nèi)變動(dòng)，過高的鉬將促進(jìn)鐵素體的形成，對(duì)鋼將帶來不利影響。Fe-Cr-Ni2-39然，2％左有的鉬可使鋼在不同固溶處理?xiàng)l件下經(jīng)冷處理均保持較高的硬度。鉬含量超過一定值后，由于鐵素體量增加，硬度開始下降。在以Fe2MoLaves和由Fe-Mo-Cr相等金屬間化合物強(qiáng)化的低碳的Cr-Mo-Co2-40Ms并考慮。鋁的影響2.5~3.02-4117Cr-4Ni-3Mn2-42。銅的影響銅是一種奧氏體形成元素，其能力遠(yuǎn)低于鎳，約是鎳的30％。在普通鉻12Cr-2Ni2-43金中，銅具有相似影響。見圖2-44。研究結(jié)果表明，銅對(duì)馬氏體硬度沒有明顯M2X鈷的影響12％Cr2-717Cr-4Ni17Cr-4Ni-2Mo2-45；隨著鈷含量增加，硬化效果隨之增加，而且在500℃50h2-46LavesFe-Cr-Mo系的相等，由于鈷的價(jià)格昂貴，僅限于一些特殊用途的鋼中采用。650℃回火1h碳和氮的影響不超過0.2％，沉淀硬化不銹鋼的碳含量大多＜0.1％，馬氏體時(shí)效不銹鋼的碳含量＜0.03％。碳含量＜0.03%的超低碳馬氏體時(shí)效不銹鋼具有良好的耐蝕件和韌性，通過時(shí)效硬化可獲得高的強(qiáng)度。該引起重視。鈦的影晌0.7％~1.1％Ti1470~1615MPa，2-47。過高的鈦含量特使鋼的裂紋敏感性提高，即提高鋼的脆性破斷傾向。對(duì)x10mm（紋的拉伸試驗(yàn)表明，當(dāng)鈦含量1.08％以下時(shí)，最長裂紋試樣的強(qiáng)度與光滑試1.08％Ti2-48鐵素體不銹鋼合金元素對(duì)鐵素體不銹鋼組織和性能的影響Cr11％~15％型、Cr16％~20％Cr21％~30％NNi鉻的影響鉻是使鐵素體不銹鈉具有鐵素體組織并具有良好耐蝕性的主要元素。相和3-23-21~3-22相的沉淀在一些介質(zhì)中，同樣顯著降低鋼的耐蝕化（3-2。也下降。特別是當(dāng)鉻含量＞15％~16％后，其韌性的下降更加明顯（圖3-24（3-2~25％以下，隨鉻量增加，鋼的強(qiáng)度下降；而當(dāng)高于~25％后，則鉻量增加，鋼的強(qiáng)度稍有提高（圖3-25。這種現(xiàn)象一般解釋為．Cr＜~25％時(shí)，隨鉻量增加，純鐵25％而使鋼的強(qiáng)度提高。（Fe-CrH2SO4

corrEp3-273-28下問題。Fe—Cr化電流密度iPP

（活性溶解時(shí)的最大電流密度）逐漸減小，這表明Fe-Cr合金中鉻量越高則越易鈍化；3-2810％~13％時(shí)，臨界鈍化電流曲線（E 曲線）13％p25℃1MFe—Cr電流（iP

即鈍態(tài)下的腐蝕電流，隨合金中鉻量的增加而逐漸減小，合金也就越耐蝕。Fe-Cr（即腐蝕）3-29（）可以看出，10％硫酸或鹽酸中，除含鉻量很高的合金外．合金在陰極、陽極極化物曲線均交于陽極曲線的溶解段，如曲線上1，2，3，4……，鉻含量越高，腐蝕電流密度越大。含鉻~24％的合金，依腐蝕的具體條件而定，曲線若交于活性溶解段就交于鈍化區(qū)，合金則具有耐蝕性。在10％硝酸中，陰極、陽極極化曲線相交于圖中1，2，3，4，點(diǎn)，腐蝕電流隨合金中鉻量的增加而顯著減小。當(dāng)含鉻量13％以上時(shí)，曲線交于鈍化區(qū)，則合金耐蝕。3-30（全面）腐蝕性能的影響?？梢钥闯觯琀NO3H2SO4、稀HClH2SO4（3—313-31~12％時(shí)的腐蝕速度達(dá)6000mm/a，而當(dāng)鉻量≥25％時(shí)，由于鈍化，合金的腐蝕的速度則趨于零。國內(nèi)在濕法磷酸條件下（90℃，70％H3PO44％H2SO40.5%硫酸鐵十0.5％F60ppmcl-）研究了鉻、鉬含量對(duì)鐵素體不銹鋼耐蝕性的影響，部分結(jié)果見表3-3在試驗(yàn)條件下顯著提高鐵素體不銹鋼耐蝕性的鉻量應(yīng)＞25％X般說來，隨鋼中鉻量的增加，鐵素體不銹鋼耐點(diǎn)蝕，耐縫隙腐蝕性能提高。圖3-32~3-333-4Cr—Ni銹鋼。鉻在鐵素體不銹鋼中，隨鋼中鉻量的提高，鋼的晶間腐蝕敏感性降低。圖3-34系有關(guān)的示意圖。MgCl2（即外加載荷接近鋼的斷裂強(qiáng)度時(shí)，鐵素體不銹鋼產(chǎn)生晶間應(yīng)力腐蝕斷裂，且此種傾向隨鋼中鉻量的提高而降低（3-35穿晶應(yīng)力腐蝕裂紋，而且這些穿晶應(yīng)力腐蝕裂紋系滑移帶優(yōu)先溶解的結(jié)果。在10％NaCl0.9-1.0250~650℃S3-36中鉻量增加，鋼的耐應(yīng)力腐蝕性能下降。若根據(jù)此結(jié)果，高鉻（Cr22％-26％）NacI250℃3-36降低鋼的耐應(yīng)力腐蝕性能主要是由于鉻量的提高加速了250~650℃時(shí)效后沉淀的結(jié)果。鉬的影響鉬是鐵素體不銹鋼中僅次于鉻的重要元素。相，特別是相的析出；通過固溶強(qiáng)化使鐵素體不銹鋼的硬度、強(qiáng)度提高，塑性下降；進(jìn)一步提高鐵素體不銹鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度和缺口敏感性，降低鋼的韌性，鉬在鐵素體不銹鋼中最重要的作用是提高鋼的耐蝕性．特別是鉬的耐點(diǎn)蝕，耐縫隙腐蝕等性能。3-118％Cr20％Cr相，相析出溫度和時(shí)間的影響。可以看出，鉬在含鉻20％的高純鐵素體鋼中，僅對(duì)18％相和對(duì)5％20％Cr而并無相存在，這說明鋼中鉬量更有利于鋼中相的形成。3-37Mo25％的鐵素體不銹鋼而言．無論是C的高純鋼。還是C≤0.08％的非高純鋼，含鉬量在~2％以下，對(duì)鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度似無顯著影響，含鉬量再高．Mo提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度的作用才較明顯的顯示出來。Mo（3-38。Mo效果似遠(yuǎn)大于鉻量的提高。向鐵素體不銹鈉中加入Mo，主要目的是提高鋼的耐蝕性。鉬能促進(jìn)合金的鈍化，從而使鐵素體不銹鋼在還原性介質(zhì)中的耐蝕性提高。圖3-39Fe-Cr3-51NH2S04中的試驗(yàn)結(jié)果?？梢悦黠@看出鉬的有效作用。一些試驗(yàn)還指出，向Crl7％~18％2％~3％Mo，可使此鋼耐常壓下任何濃度醋酸的腐蝕。Mo3-63-73-40~3-42Mo≥~2％Cr％3xMo％（或3.3xMo％）的量來表征該鋼號(hào)的耐點(diǎn)蝕力量。此當(dāng)量值越高，則此鐵素體不銹鋼的耐點(diǎn)蝕能力越強(qiáng)。3-83-43~3-44試驗(yàn)結(jié)果。3-916％CrNi，Mo3-45MoNi1％17％Cr比不含鉬或低鉬鋼具有更好的耐應(yīng)力腐蝕性能。碳和氮的影響70年代以來，出現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)的低碳、氮和超低碳、氮的高鈍（C+N≤150ppm）鐵素體不銹鋼，研究本上解決。由于碳和氮都且強(qiáng)烈形成并穩(wěn)定奧氏體，擴(kuò)大Fe-Cr區(qū)的元素，因兩相區(qū)向更高鉻量的方向移動(dòng)。從而使含碳、氮量較高的鐵素體有可能出觀鐵素體+馬氏體（奧氏體）雙向3.2~3.30.013%，0.015%時(shí)，兩11.5%~17C0.04%，N0.03%時(shí)，兩相區(qū)鉻含量可達(dá)~12%；26%。碳、氮量提高還使兩相區(qū)最寬處的溫度向更高溫度方向移動(dòng)。素體不銹鋼的性能產(chǎn)生非常重要的影響。15％~18％不銹鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度明顯上移（3-46~3-47。此外，鋼的缺口敏感性，冷卻速度效應(yīng)和尺寸效應(yīng)也隨鋼中碳、氮量的增加而顯著惡化。量提高，鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度同樣升高（3-48。C+N增加（3—49奧氏體不銹鋼（3-50。3-51，CNCr21Mo365％HN033-52C+N0.008％，16％Cr5％NaCl3-52CN10％FeCl3·H2OCr21M03表3-103-54C+NCNCN3-103-54C,N，CrSi，Mn，S，P的工業(yè)純鐵素體不銹鋼而言，C+N含量要比表3-10和圖3-54中數(shù)據(jù)為低。鎳的影響鎳與碳、氮相似。同樣可使Fe—Cr兩相區(qū)向更高鉻濃度的方向移動(dòng)（3-4。為了使含鎳的鐵素體不銹鋼具有單一的鈍鐵素體組織，隨鎳量28％Cr704℃時(shí)效后的沖擊韌性，是由于鎳促進(jìn)鋼中鋼中的形成，但是進(jìn)一步研究結(jié)果表明，鎳對(duì)鐵素體不銹鈉中相的析出影響并不顯著。475℃的析出。3-11，3-55~3-57鎳的良好作用，目前常用的一些高鉻、鉬鐵素體不銹鋼中，在控制鋼中C十2％~4％Ni。向鐵素體不銹鈉中加入Ni，在某些介質(zhì)中可進(jìn)一步提高鋼的耐一般腐蝕，3-123-58Cr28Mo4而言，鎳的加入則是有害的（3-123-59~3-613-5918％Cr鋼中隨鎳量增加，鋼的耐應(yīng)力腐蝕性能下降且敏化態(tài)（1050℃水冷）較3-60130℃MgCl2量在1％以下，無論何種狀態(tài)，此鋼對(duì)應(yīng)力腐蝕均不敏感，含鎳量到1.5％，冷軋和敏態(tài)化．試樣出現(xiàn)了應(yīng)力腐蝕；含鎳量高到2％在退火、冷軋和敏化三種狀杰下均出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕斷裂；含鎳量再高，當(dāng)達(dá)到5％時(shí)，僅固溶態(tài)（1050℃水冷者）出現(xiàn)斷裂；當(dāng)達(dá)到8％時(shí)，則僅冷加工念出現(xiàn)斷裂。圖3-61的結(jié)果則表明，鐵素體不銹鈉的應(yīng)力腐蝕斷裂，既與含鎳有關(guān)又與所受的應(yīng)力水平有關(guān)。有關(guān)鎳量對(duì)鐵素體不銹鋼應(yīng)力腐蝕行為影響的機(jī)理至今尚未取得一致的見解。一般認(rèn)為，鎳的加入對(duì)鐵素體不銹鋼的滑移，膜破裂和再鈍化行為等均產(chǎn)生影響，鎳提高鋼的膜破裂傾向，延緩再鈍化速度并顯著增加鋼的氫脆敏感性。鈦和鈮的影響 ·70CN150ppmCr26Mo1C+N≤0.005％~0.0077％C+NC、NTi、Nb由于Ti和Nb是鐵素體形成元素，在Fe-Cr相圖中可使+相界向低鉻方向移動(dòng)。因此．含鈦、鈮的鐵素體不銹鋼一般均具有單一的鐵素體組織；向鋼中加人Ti．Nb，可使鋼中鉻的碳，氮化物轉(zhuǎn)而形成Ti，Nb的碳．氮化物并細(xì)化鐵素體不銹鋼的晶粒。C、NTi，NbTi,NbNbTi，因此工業(yè)應(yīng)用的鐵素體不銹鈉TiTi+NbNbNb3-62Cr18Mo2CNTi/cNTi/cN即有過剩TiCr18Mo2Ti/CNCr18Mo23-13CN氮和超低碳、氮鐵素體不銹鋼時(shí)的參考。3-63~3-64Ti，NbTi、Nb加．Cr18Mo2鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度提高。國內(nèi)研究了含碳量極低（0.001％~0.002％，CN0.014％~0.015％的高00Cr18Mo2Ti，Nb3-14）n，Nb00Cr18Mo2些析出物（或夾雜物）而產(chǎn)生應(yīng)力集中，結(jié)果導(dǎo)致解理裂紋在析出物（或夾雜物）理面擴(kuò)展直至斷裂。采用蝕抗技術(shù)得出，Cr18Mo2鋼的解理面為{100}，解理裂紋系沿＜100＞，方向擴(kuò)展。向鐵素體不銹鋼中加入Ti，Nb3-153-16Ti18％CrTiC2S2MnSNbCu3-6519Cr-0.4Cu~0.4％其他元素的影響Si，MnAl冷加工成型性。3-663-6700Cr17CuNb00Cr17CuNb件，特別是深沖性。3-683-6900Cr19Nb00Cr19Nb≥0.4％Cu的有利作用主要是銅抑制鐵素體不銹鋼的陽極溶解并減緩點(diǎn)蝕的成核和擴(kuò)展過程。Cu3Cu≤0.9％NiCu≤1.3％。MnSi≤1.0％AI≤0.2％多系做為脫氧S）因素。在鐵素體不銹鋼中，除SiAlMn，Si，A1Mn≤1.0％、Al≤0.2％，對(duì)鐵素體不銹鋼的脆件3-70Cr25Mo33-71≥0.05％，則隨鋁量增加，鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度提高。合金元素對(duì)奧氏體不銹鋼組織和性能的影響碳的影響304-19（42％MgCl2中的耐應(yīng)力腐蝕的性能。450—850℃加熱，碳可與鋼中的鉻形Cr23C660年代以來新發(fā)展的鉻鎳奧氏體不銹鋼大都是碳含量0.03％0.024-204-210.02%還會(huì)增大鉻鎳奧氏體不銹鋼的點(diǎn)腐蝕傾向（4-2。以免鉻的碳化物析出。鉻的影響進(jìn)了鋼的鈍化并使鋼保持穩(wěn)定鈍態(tài)的結(jié)果。鉻對(duì)組織的影響）18％8％（圖4—23。就這一點(diǎn)而言，常用的18Cr8Ni在奧氏體不銹鋼中，隨著鉻含量的增加，一些金屬間相（相）的形成傾向增大（圖4-24如前所述，，相的析出不僅顯著降低鋼的塑性和韌性，而且在一些條件下還降低鋼的耐蝕性。奧氏體不銹鋼中鉻含量的提高可使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度（Ms）下降。從而提高奧氏體基體的穩(wěn)定性。因此，高鉻（比如超過20％）奧氏休不銹鋼即使經(jīng)過冷加工和低溫處理也很難獲得馬氏體組織。Cr23C6；當(dāng)鋼中含有鉬或鈮時(shí)，還可見到Cr6C形成在某些條件下對(duì)鋼的性能會(huì)產(chǎn)生重要影響。鉻對(duì)性能的影響一般來說，只要奧氏體不銹鋼保持完全奧氏體組織而沒有鐵素體等的形成．僅提高鋼中鉻含量不會(huì)對(duì)力學(xué)性能有顯著影響。一些還原件介質(zhì)、有機(jī)酸、尿素和堿介質(zhì)的性能；鉻還提高鋼耐局部腐蝕，比如晶間腐蝕、點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕以及某些條件下應(yīng)力腐蝕的性能。4-254-26ClF的酸性氯化物中，鉻含量必須25％才更為有效。濃硫酸（90％以上）鉻含量同樣對(duì)改善耐蝕性非常有益（4—27。4-28~4-31鉻對(duì)耐蝕性的良好作用：在含ClFH3PO427％耐蝕性；在稀硫酸中，鉻含量超過20％~23%后耐蝕性顯著提高；在尿素實(shí)際生00Cr17Ni14Mo21825%的鉻鎳奧氏體不銹鋼才顯示最佳耐蝕性。的耐晶間腐蝕是有益的。3304-32一些研究結(jié)果。境而異。在MgCl2Cl4-3335％Fe-Cr-NiCl4-34140℃的45％Na0H5％NaClFe—Cr—Ni合金應(yīng)力腐蝕行為的影響。鎳的影響銹鋼具有更好的不銹性和耐氧化性介質(zhì)的性能，而且由于表面膜穩(wěn)定性的提高．從而使鋼還具有更加優(yōu)異的耐一些還原性介質(zhì)的性能*〔1）鎳對(duì)組織的影響0.1％18％8％，這便是最18—8殘余的鐵素體可完全消除，并顯著降低相形成的傾向（4-35；同時(shí)馬氏體M相變（圖4-3。但是，鎳含量的增加會(huì)降低碳在奧氏體不銹鋼中的溶解度。從而使碳化物析出傾向增強(qiáng)。（2）鎳對(duì)性能的影響鎳對(duì)奧氏體不銹鋼特別是對(duì)鉻鎳奧氏體不銹鋼力學(xué)件能的影響主要是由鎳4-364-37。具有穩(wěn)定奧氏4-384-3917-14-2（鉬）奧氏體不銹鈉中的鐵素體，從而提高其熱加工著提高鋼的成材率。（4—40~4-42鎳還是提高奧氏體不銹鋼耐許多介質(zhì)穿晶型應(yīng)力腐蝕的唯一重要元素。4-42強(qiáng)氧化介質(zhì)硝酸外，鎳含量的提高都是有益的。4-43~4-45或受到抑制。4-46腐蝕的性能，鎳的作用并不顯著。鎳所至。鉬的影響（及鉻鎳氮（H2S04，H3P04）及縫隙腐蝕等性能。鉬對(duì)組織的影響相、Laves成元素之間的平衡。鉬對(duì)性能的影響加之鋼中常常存在少量（）制造和應(yīng)用過程中，要注意防止鋼中金屬間相的形成。鉬在奧氏體不銹鋼中的主要作用是提高鋼的耐還原性介質(zhì)的腐蝕性能和耐4-47~4-51HN03硝酸的腐蝕，除非硝酸小含有F、Cl等離子。圖4-52~4-54所示為鉬村鉻鎳奧氏休不銹鋼耐點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕性能的影當(dāng)于鉻的三倍左右也已為試驗(yàn)所證實(shí)。以下的鉬對(duì)奧氏體不銹鋼的耐應(yīng)力腐蝕性能有害（4-55，但是由于常見鉻鎳奧氏體不銹鋼多氮的影響氮早期主要用于鉻錳氮（鉻錳鎳氮）奧氏體不銹鋼中，以節(jié)約鋼中的鎳。近0.05％~0.10％鋼的強(qiáng)度，使之達(dá)到含穩(wěn)定化元素鈦的或普通低碳（c≤0.08％）奧氏體不銹鋼的水平，同時(shí)耐晶間腐蝕和晶間應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)良；中氮型含有0.10％~0.50％（包括0.40％以上。在加壓條件下冶煉及澆注，主要在固溶態(tài)或半冷加工態(tài)下使用，既具有高強(qiáng)度．又耐腐蝕?，F(xiàn)在氮含量達(dá)到0.8％~1.0％水平的高氮奧氏體不銹鋼已經(jīng)開始工業(yè)化生產(chǎn)，并獲得實(shí)際應(yīng)用。氮對(duì)組織的影響氮是非常強(qiáng)烈地形成并穩(wěn)定奧氏體且擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素。它形成奧氏體30Cr2N物析出和延緩（）相的形成（4-56。氮對(duì)性能的影響、（4-194-57~4-590.10％60~100MPa10銹鋼達(dá)到非常高的強(qiáng)度，而其斷裂韌性并不降低（4-604-61程用材料具有重要意義。體不銹鋼耐蝕性作用的前提。4-62~4-6730適量氮可提尚奧氏體不銹鋼耐晶問腐蝕和晶間應(yīng)力腐蝕的性能主要是出于Cr23C6（圖4-56,降低晶界處格的貧化度（圖4-684-694-70氮還可形成NH4

PH

—，有利于鋼的3一。0.12％~0.15％出還提高鋼的晶間腐蝕敏感性。銅的影響1％~4銅對(duì)組織的影響范圍內(nèi)變動(dòng)，在此含量范圍內(nèi)，銅對(duì)鋼的組織沒有明顯影響。銅對(duì)性能的影響鉻鎳奧氏體不銹鋼冷成形性的幾個(gè)重要參數(shù)，如加工硬化系數(shù)（n值、塑性應(yīng)變比（r）值、杯突深度值（E）和錐形杯突值（C.C.V）著鋼中銅含量增加，nrEC.C.V4-710Cr16Ni70Cr17Ni7不銹鋼室溫力學(xué)性能和加工硬化系數(shù)（n）4-724-20Cr17Ni74-73~4-750Cr18Ni9（304）鋼冷加工硬化傾向和冷加工壓縮開裂傾向等的影響?？擅黠@看出，鋼對(duì)的一些用途中。因而當(dāng)鋼中銅含量較高時(shí)，鎳含量也應(yīng)相應(yīng)提高。4-76~4-794-3用機(jī)制的結(jié)果指出，銅的加入系加速不銹鋼中鉬的溶解，形成MoO

，強(qiáng)烈促使4不銹鋼中鉻的鈍化及鉻向表面膜中富集．從而導(dǎo)致鋼的耐蝕性提高。一些實(shí)驗(yàn)表明，在氧化性介質(zhì)（比如硝酸）中，銅的加入并不降低鋼的耐蝕（4-800.1MH2SO418Cr-8Ni另外，銅會(huì)降低鉻鎳奧氏體不銹鋼的耐點(diǎn)腐蝕和耐應(yīng)力腐蝕的性能硅的影響0.8％~1.0％視其用途不同，含量多在2%~7％范圍內(nèi)。對(duì)于耐氯化物應(yīng)力腐蝕、耐濃硝酸和濃硫酸的腐蝕．硅是鉻鎳奧氏體不銹鋼中不可缺少的重要合金元素。硅對(duì)組織的影響鐵（）尚，奧氏體形成元素（主要是鎳和氮）含量也要相應(yīng)提高。圖4-81為硅00Cr18Ni5SiM23C6式為M11

(C,N)。2硅對(duì)性能的影響硅對(duì)奧氏體不銹鋼性能的重要影響主要表現(xiàn)在對(duì)耐蝕性的重要作用。（0.8％~1.0％以下4-82Cr6的硝酸中硅都提高鋼在固溶態(tài)和敏化態(tài)的腐4-831％固溶態(tài)晶間腐蝕的影響。可看出硅含量達(dá)到0.8%~1.0％時(shí)，鋼的固溶態(tài)晶間腐在尿素生產(chǎn)實(shí)際條件下（高溫高壓尿素甲銨液中，也曾觀察到硅的這種不良影響。在硅含量極低時(shí)（比如0.1％，鉻鎳奧氏體不銹鋼具有良好的耐硝酸腐蝕（4-82（0.015％以下）外，控制盡量低的磚含量（0.1％以下）也是其一個(gè)重要條件。與此同時(shí)．硅含量極低的鉻鎳奧氏體不銹鋼具有良好的耐固洛溶晶間腐蝕的性能（4-831％硝酸性能有所下降（圖4-34，但卻導(dǎo)致在濃硝酸和含Cr6的耐蝕性，包括耐固溶態(tài)晶間腐蝕的性能顯著提高，部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果示于圖4-844-854％Si鋼小磷的有害作用（4-86）硅在奧氏體不銹鋼中的另一個(gè)重要作用是顯著提高鋼在高溫濃硫酸（H2SO498％H2SO4）中的耐蝕性。這同樣是由于在鋼表面上形成穩(wěn)定的富硅氧化膜。雖然大量實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)已證實(shí)硅顯著提高鉻鎳奧氏體不銹鋼在高濃氯化物中的耐穿晶型應(yīng)力腐蝕性能（42％MgCl2硅奧氏體不銹鋼并未在解決氯化物應(yīng)力腐蝕中獲得大量應(yīng)用。錳的影響2％，正常生產(chǎn)中多控制在1.5％左右。而在近期發(fā)展的高氮奧氏體不銹鋼中，為了提高氮的溶解度，目前已出現(xiàn)高錳含量錳對(duì)組織的影響錳是比較弱的奧氏體形成元素，但具有強(qiáng)烈穩(wěn)定奧氏體的作用。圖4-87~4-89Fe-Cr-Mn-N14％~15％體組織的。由于不銹鋼中鉻含量必須大于17％才有比較滿意的耐蝕性。因此目Cr-Mn-Ni-N1Cr17Mn6Ni5N利1Cr18Mn8Ni5N等。而無鎳的Cr-Mn-N奧氏體不銹鋼僅有0Cr7Mn14N2％的組織（包括奧氏體的穩(wěn)定性）沒有明顯影響。比如對(duì)于含0.3％~1.7%錳的0Cr18Ni9Ti的關(guān)系，以及馬氏體點(diǎn)Md（30／50）等基本上沒有差別。錳對(duì)性能的影響Cr-Mn-N4-90Cr-Mn-N（4-91。（鉻錳氮鋼無法獲得鉻鎳奧氏體不銹鋼那樣優(yōu)良的低溫韌性。4-9200Cr22Ni21Mo4Nb下降（4-93~4-96。一些實(shí)驗(yàn)甚至指出，只要把18Cr-8Ni2％Mo18Cr-8Ni1.0％0.5％約了鋼中的錳，而且降低了鋼中硫化錳含量，提高了鋼的耐點(diǎn)腐蝕能力。研究表明，向鉻鎳奧氏體不銹鋼中加入2％以上的錳，除對(duì)于—些焊接材料（焊絲、焊帶等）是為了提高焊縫的抗熱裂傾向外（一般加入3％~7％錳，對(duì)其耐蝕性并沒有什么有益影響、在某些條件下甚至是有害的。圖4-97和4-982％以上的錳對(duì)一些不銹鋼耐點(diǎn)腐蝕和尿素生產(chǎn)環(huán)境中腐蝕的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。至丁以錳代鎳的節(jié)鎳和無鎳奧氏體不銹鋼，其耐蝕性上要取決于鋼中的鉻、目前出現(xiàn)了向高Cr-Ni-Mo3％-10％Mn（常壓下氮量可達(dá)到~0.5％C（20％~25%M（5％高鎳耐蝕合金之間缺少高耐蝕，高牌號(hào)的高鉻鉬不銹鋼的空白。代表件牌號(hào)有00Cr24Ni22Mo7Mn3CuN0.5（654SMo。鈦和鈮的影響腐蝕發(fā)生。飽和奧氏體是不穩(wěn)定的，在適當(dāng)溫度（400~850℃）再加熱或經(jīng)過焊接（即所謂遭受敏化M23C6同下會(huì)產(chǎn)處晶間腐蝕。作為穩(wěn)定鋼中碳的元素，優(yōu)先與碳結(jié)合形成TiCNbC，防止或減少M(fèi)23C6TiCNbC3.997.7818Cr-8Ni或5xC％~0.7％，鈮含量力不少于10xC，0.020.02％。Ti/C18Cr-8NiTi/C≥5.0~5.54-99為采用電化學(xué)動(dòng)電位再活化法（EPR）所取得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖中的Ir材料的再活化率，該值越高，晶間腐蝕傾向越大。

/I為a常常要求在固溶處理（以使鋼中碳充分溶解）TiC，NbC850~900℃2h4-1004-10118Cr-8Ni18Cr-8Ni）中形成少量鐵素體。同時(shí)，鈦中所含NbN（18Cr-8Ni18Cr-14Ni-2Mo給不銹鋼的性能來—些新的困難和問題．主要是：（氮化鈦以及它們與氧化鋁的混合夾雜）嚴(yán)重，修磨量大，成材率低。始．并且拋光成本提高。③含鈦不銹鋼焊后容易出現(xiàn)刀口腐蝕。AOD,VOD60年代末到70（18Cr-8Ni18Cr-14Ni-2Mo為主到以低碳~0.06%）和超低碳（0.02％~0.03%C）不銹鋼為主的過渡。目前，美、日等先進(jìn)1%~2%80施朝這個(gè)方向努力。硫的影響硫在奧氏體不銹鋼中主要被視為有害雜質(zhì)，因此其含量要求限制在0.03%~0.035％以下。但是由于硫的加入可提高奧氏體不銹鋼的切削性能。故在易切削不銹鋼中使用時(shí)，硫被看成為合金元素硫的有害作用主要是降低奧氏體不銹鋼的熱塑件，從而影響熱加工性（圖4-1024-103MnS（Fe,Mn）SMnS（4-954-964-104Mn/S較好，這與硫化物夾雜中鉻含量提高因而難于在酸性氯化物中溶解有關(guān)（圖4-10。硫的有益作用是提高鋼的切削性能（圖4-106。這主要是由于細(xì)小的硫化0.015%~0.035%范圍內(nèi)。磷的影響磷在奧氏體不銹鋼中一般被看作是有害雜質(zhì)．而不是合金元素。標(biāo)淮中規(guī)定P≤0．035％~0.045％。磷對(duì)奧氏體不銹鋼的有害作用主要表現(xiàn)為：磷顯著降低鉻鎳奧氏體不銹鋼（18Cr-8Ni25Cr-20Ni）Cr64-1074-11000Cr18Ni14Mo265％HN030.009％的固溶試樣上未見沿0.012％00Cr18Ni14Mo27000h65％HNo30.01％0.05％。硝酸級(jí)和尿素級(jí)奧氏體不銹鋼便屬于嚴(yán)格控制磷含量的典型用途。硼的影響硼在奧氏體不銹鋼中是非常用元素，它在奧氏體不銹鋼中的作用利大于弊。18Cr-8Ni不銹鋼中硼0.006％改善熱加工性，并可抑制含鉛易切削不銹鋼中鉛對(duì)熱加工性的惡化作用（圖4-1114-112。硼是提高奧氏體不銹鋼熱中于吸收截面的重要元素。圖4-113為硼含量和板0Cr18Ni52％硼時(shí)，其沖擊韌性可降至5.88~9.8J/cm2TiB2~2%）2不銹鋼的上述脆性問題（4-114。18Cr-8Ni是卻提高鋼在硝酸中的腐蝕速度〔圖4-115間應(yīng)力腐蝕的敏感性。因此，在一些用途中（比如硝酸級(jí)不銹鋼）已經(jīng)要求將18Cr-8Ni10ppm稀土元素的影響4-11600Cr25Ni20果亦佳。（以及耐熱鋼奧氏體不銹鋼耐蝕性影響的研究，報(bào)道相對(duì)較少。是在較長時(shí)間敏化態(tài)者才有效（圖4-117。00Cr18Ni11不銹鋼中加入~0.101NCaCI285mV高到加入0.056135mVCe141研究了稀土元素對(duì)00Cr18Ni14Mo2稀土元素有明顯的脫硫作用，隨著鋼中稀土元素含量的增加，硫含量降低（圖4-11：絕大部分形成稀土夾雜物，極少量（幾十ppm）固溶于奧氏體中；稀土元素在鋼中優(yōu)先與氧結(jié)臺(tái)生成氧化物〔含30％~70％鈰合生成稀土的氧化物（合30％~50％鈰，還會(huì)形成附著在稀土氧化物上或包圍Mno.MnS00cr18Ni14Mo2（4-119關(guān)。合金元素對(duì)鉻鎳雙相不銹鋼組織和性能的影響鎳的影響鎳是強(qiáng)烈的形成奧氏體和擴(kuò)大5-8雙相不銹鋼中，隨鎳量、溫度的不同，鋼中相量增長的示意（）相的形成，增加鋼的脆化氏體的轉(zhuǎn)變溫度，從而改善鋼的冷加工變形性能。鎳對(duì)約25％鉻鋼力學(xué)件能影響的研究結(jié)果表明，隨鎳量增加，鋼的組織結(jié)構(gòu)從純奧氏體向?雙相過渡。在雙相范圍內(nèi)。隨鎳量增加，鋼中相5-95％10％雙相區(qū)內(nèi)可穩(wěn)定在200~250J/cm2左右。25％45％MgCl2~2％6％~8％時(shí)（鋼中40％50％)，（5-10。5-115-12Ni5-1122％4％~6％時(shí)的雙相不銹鋼和含25％時(shí)，鋼中合鎳4％~8％時(shí)的雙相不銹鋼，具有最好的耐點(diǎn)蝕性。從圖5-225%~7％的雙相不銹鋼、鎳的變化對(duì)鋼在固溶態(tài)的耐Ni25Cr-2.5Mo-3cu-0.15N5％；28Cr-25Mo-15Cu-0.15N8％。NiCr-Ni體不銹鋼中基本相同，此處就不向多述了。氮的影響區(qū)的元素。且其能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鎳。在雙相不銹鋼中，在高溫下氮穩(wěn)定奧氏體的能力也比鎳大。因而，氮在雙相不銹鋼中具有防止其焊后出現(xiàn)單相鐵素體的重要作用，從而導(dǎo)致含氮的第二代雙相不銹鋼的涎生。圖5-13便系氮的此種影響的實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果。氮形成并穩(wěn)定奧氏體且擴(kuò)大加之，前已述及的氮在雙相不銹鋼中不僅有利于相比例的控制，而且可顯（例如焊后含氮的雙相不銹鋼獲得了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。5-14~5-17奧氏體中，提高了鋼中相的耐蝕性；氮原子可消耗H，減緩了微區(qū)pH降，起到了緩蝕作用。研究氮對(duì)雙用不銹鋼耐縫隙腐蝕性的影響的部分結(jié)果見圖5-1800Cr25Ni6Mo3與對(duì)點(diǎn)蝕的影響是一致的。氮的作用機(jī)制也與前述對(duì)點(diǎn)蝕的影響基本相同。氮對(duì)雙相不銹鋼耐應(yīng)力腐蝕性能的影響，隨試驗(yàn)介質(zhì)的不同而有所差40％CaCl200Cr18Ni5Mo3Si225％NaCl1％K2Cr2O75-230％MgCl2方法得出的結(jié)果表明，00Cr18Ni5Mo3Si2鋼中，隨氮量的增加，耐應(yīng)力腐蝕性能增加，當(dāng)?shù)吭?.11％時(shí)達(dá)到最大值，隨后，氮量再增加，則耐應(yīng)力腐蝕性5-19)，25Cr-5Ni-2Mn錳的影響Cr—Ni(＜2％Mn＞2%0Cr25Ni5Mo3Mn8％有觀察到鋼中Mn≥5％后，鋼的硬度有所提高，這與鋼中相及其它析出相的存在有關(guān)；在750~950（（5-21成的形成或相析出，鉻的貧化有關(guān)。Cr-NiNi，曾發(fā)展了以NiCr-Mn-N(-Ni)Cr-Mn-N(-Ni含量。而獲得Mn，Ni，N雙相不銹鋼的一些特性，這也是在雙相不銹鋼中的重要作用。奧氏體不銹鋼一章中的圖4-88Cr＞15％Mn量，雖然得不到純奧氏體組織，但可以得到Cr185Ni＜65％，0.12％~0.15％N，調(diào)整錳量也能得到18％，Mn12％~19％，N≤0.35％Ni的Ni≥3％，F(xiàn)e-Mn-Ni系Cr-Mn-Ni-NCr-Mn-N501Cr18Mn10Ni5Mo3N600Cr17Mn14Mo2N二個(gè)牌號(hào)。銅的影響Cr-NiCu,60℃，70％H2SO4Cr1.5Cr28％時(shí)，Cu1％。在有足夠鉻量存在的前提MoH2SO4H2SO45-22Cu25Cr-Ni-2.5Mo-0.25NH2SO4H2S30Cr8Ni3％Cu鋼的綜合性能。鉻的影響鋼中均曾加以介紹。鉻在雙相不銹鋼中，其作用除了強(qiáng)烈形成，穩(wěn)定和縮小雙相不銹鋼的耐蝕性提高。這與鉻降低鋼的鈍化電流．使鋼易鈍化，使鈍態(tài)更加穩(wěn)定，從而減小鋼在鈍態(tài)的雙相不銹鋼中，鉻量越高，其耐蝕性越佳。但是，在一些還原性介質(zhì)和強(qiáng)氧化性（例如，濃和發(fā)煙硝酸中)，單靠鉻的鈍化同樣難以維持?Ni，Mo，Si，Cu其相配合，才能使雙相不銹鋼達(dá)到只有優(yōu)良耐蝕性的目的。圖5-23至圖為鉻含量對(duì)雙相不銹鋼耐點(diǎn)蝕性能的影響以及雙相范圍內(nèi)，Cr，Ni5％H2SO4Ni≥4％，后的雙相不銹鋼才具有較好的耐一般腐蝕性能，鉻量對(duì)提高對(duì)雙相鋼的耐稀H2SO4鉬的影響MoMo強(qiáng)烈形成鐵素體并縮小雙相不銹鋼中，有利于相的形)的)脆化傾向。對(duì)于含鉬量＞3.5％的高鉬雙相不銹鋼而言，鉬量的增加，3.5％(例如含鉬量~6％)的高鉬雙相不銹鋼發(fā)展與應(yīng)用的主要障礙。但是，除氧化性介質(zhì)外，MoCr,Ni，Mo雙相不銹鋼中最重要的合金化元素。Mo對(duì)雙相不銹鋼耐點(diǎn)蝕性能影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖5-27和表5-3。顯然，隨鉬量的增加，兩種Cr25型雙相不銹鋼的耐點(diǎn)蝕性均顯著提高。Mo對(duì)雙相不銹鋼耐縫隙腐蝕性能的影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖5-28和表5-4。Mo5-28空冷處理后，由于雙相鋼幾乎變?yōu)閱蜗噼F素體組織，而且有大量碳、氮化物，甚至有)相析出，從而導(dǎo)致鋼的耐縫隙腐蝕性能下降，Mo的有效作用大大降低。MoMo的應(yīng)力腐蝕條件下，Mo5-540％CaCl2，100℃液中的結(jié)果，同樣可看出Mo的良好作用。MoMo（＞35％）雙相5％~6％Mo-95％Ni-0.25％N的高鉬雙相不銹鋼在10％FeCl3，6H2O中的臨界縫隙腐蝕溫47.5℃，Mo2％~3％,Cr25％12.5℃。在MoCrMoCr可提高不銹鋼在還原性介質(zhì)個(gè)的熱力學(xué)穩(wěn)定性，而使鋼的耐蝕性增加；Mo耐蝕性的改善。硅的影響

2)，產(chǎn)生的緩蝕作用，有利于鋼的4硅在雙相不銹鋼中，強(qiáng)烈形成鐵素體，促進(jìn))相的形成，且隨鋼Cr,MoCrMo(Mo5％~6％)能延緩硅量最好在≤0.10％Si的影響非常類似。其中，Si對(duì)雙相不銹鋼非敏化態(tài)晶間腐蝕的有益作用與在Cr-Ni5-29Si23Cr-7/10Ni-0.1N40％HNO3Cr640％HN034％Si種作用仍然是表面氧化硅膜的形成所致。Si還能顯著提高雙相不銹鋼的抗氧化性能。鎢的影響Mo5-3025Cr-7Ni-3Mo-N5-31考慮含鎢的雙相鋼焊接熱影響的耐點(diǎn)蝕性和鎢對(duì)雙相不銹鋼沖擊韌件的影響，25Cr-7Ni-3Mo-N~2%5-33Laves合金元素對(duì)相比例的影響研究表明。Cr—Ni比例主要由鋼的化學(xué)成分決定。Cr當(dāng)量

Ni

的影響Fe—Cr—Ni5—2)，F(xiàn)e,Cr,Ni有些則系鋼中并不需要或?qū)︿摰慕M織性能有不利影響而又不能完全去除的雜質(zhì)元素。Schaeffler5-34)。此相圖隨后又推廣應(yīng)用于可變形的權(quán)相不銹鋼中。Schaeffler圖中把鋼中主要的合金元素分為二類：促進(jìn)形成奧氏體）相的元素稱為奧氏Ni，N，C，Mn，Co鐵素體形成元素，主要有相和相的能力分別以Ni當(dāng)量

和Cr

NiCr1，NiCr相的能力就定義為該元素18—8Cr—Ni1％Mo2％Cr，MoCr2。SchaefflerDelong量時(shí)．則Cr—Ni吻合，即：P＝Cr當(dāng)量

/Ni

時(shí)，則P值稱為當(dāng)量比，當(dāng)量比P是決定雙相不銹鋼中相比例的主要參數(shù)。根據(jù)式（1（2，將雙相不銹鋼中的主要化學(xué)元素加以計(jì)算，便可得出日前常用Cr，NiSchaeffler兩相的量。合金元素在二相