合金元素對不銹鋼組織和性能的影響

1. 鉻、硅、鋁

鉻、硅和鋁是形成鐵素體的元素，是不銹鋼達到耐腐蝕性能的主要合金元素。在碳鋼基礎上加入足量的鉻[w(Cr)12%]，可以生成一種與氧化介質基體結構緊密結合的鉻鐵氧化物(FeCr) 2O 3 。電影；它還可以通過提高鋼在電介質中的電極電位來提高化學穩定性。硅和鋁還能使鋼在氧化性介質中形成致密的保護膜，鋁的作用比鉻更明顯。在奧氏體耐熱鋼中，這些元素可以提高抗氧化性。在18-8 型不銹鋼中，硅的質量分數從0.4% 增加到2.4%，可使鋼在980 C 下的抗氧化性提高22 倍。如果硅含量過高，穩定奧氏體鋼的焊接性將大大降低，因此應嚴格控制鋼中的硅含量。沉淀硬化不銹鋼的鋁可以提高室溫和高溫下的強度。

2. 鎳

鎳是形成奧氏體的元素。能鈍化合金表面，擴大鋼在酸中的鈍化范圍，但不能提高對稀硝酸的耐蝕性。能提高不銹鋼對硫酸、鹽酸等腐蝕性介質的性能，是耐腐蝕鋼的主要合金元素。單獨使用鎳作為不銹鋼合金元素時，其質量分數必須高達24%才能獲得完整的奧氏體組織，但這是非常不經濟的。在低碳鉻不銹鋼[w(Cr) 17%]的基礎上，僅添加9%的鎳作為質量分數，即可獲得穩定的奧氏體，在室溫下具有良好的耐腐蝕性和良好的綜合機械性能。它不僅滿足鋼的耐蝕要求，而且提高了鋼的高溫強度和抗氧化性，使其成為綜合性能優良的鋼。

3. 鉬和銅

鉬是形成鐵素體的元素。在鉻不銹鋼中添加鉬可以提高鋼在非氧化性介質中的穩定性。其獨特之處在于可以抵抗氯離子（Cl-）引起的點蝕。還可提高奧氏體鋼的熱強度，提高奧氏體鋼的短期塑性和連續塑性，有利于焊接。但是，鉬的加入減少了鋼中奧氏體相的面積，在奧氏體不銹鋼中出現了鐵素體相。為此，在含鉬的單相奧氏體不銹鋼中，相應的鎳、錳、氮等奧氏體形成元素的含量略有增加，以保持完整的奧氏體組織。對于雙相不銹鋼，鉬有助于形成鐵素體，這有助于提高抗點蝕和應力腐蝕的能力。然而，過多的鉬含量會降低奧氏體不銹鋼的韌性。

在鉻鎳不銹鋼中加入銅，可以促進鋼中彌散硬化組織的形成，提高鋼的熱強度。與鉬一起使用可進一步提高鉻鎳不銹鋼在稀硫酸中的耐蝕性。列入我國國家標準的鋼板有06Cr18Ni12Mo2Cu2、022Cr23Ni4MoCuN等。

4. 錳和氮

錳和氮對提高不銹鋼的耐蝕性沒有直接作用，但都是促進和穩定奧氏體的有效因素，氮的作用比錳更明顯。如果錳含量過高，則鉻含量低的不銹鋼的耐蝕性不利，鑄鋼件會出現氣孔，同時硬度增加。鋼的冷加工。氮和碳的共同作用可以提高奧氏體鋼的熱強度，氮的強化作用是在時效過程中形成氮化合物和碳氮化物。列入我國國家標準的含氮鋼板有022Cr17Ni7N、022Cr25Ni22Mo2N等。

5. 鈦和鈮

鈦和鈮是更容易與碳結合形成比鉻更穩定的碳化物的元素。在鉻鎳不銹鋼中，如果鈦添加量大于碳含量的5倍或鈮添加量大于碳含量的8倍，則大部分碳可存在于鈦或鈮的碳化物中。因此，可以將固溶碳的質量分數降低到0.03%以下，以保證鋼中鉻的有效固溶濃度。保證了鉻在鋼中的有效固溶，提高了鋼的抗晶間腐蝕能力。當鈮的質量分數達到0.5%2.0%時，不僅能提高奧氏體鋼的熱強度，還能提高鋼的耐久性。鈮會促進低碳奧氏體鋼的相鄰深部和焊縫金屬開裂。對于鉻鎳奧氏體鋼，鈮的質量分數應控制在1.0%以內。我國國家標準中列出的這類鋼板很多，如06Cr18Ni11Ti、06Cr18Ni11Nb等。

上述合金元素對鋼的影響根本不重疊或相互抵消。有時它們彼此之間會產生新的物理和化學相互作用，并且它們的機械性能通常會得到改善。各種合金元素對不銹鋼組織和性能的影響見表1-14以及圖1-1和圖1-2。從表中可以看出，合金元素對不銹鋼組織的影響基本分為三類。第一類是鉻、硅、鋁、鉬、鈦、鈮，第二類是形成奧氏體的元素，碳、氮、鎳、錳、銅等，其中碳、氮影響最大，第三類銀是形成碳化物的元素，包括鈮和鈦。碳、鉻、鎢錳、鉬等。添加銅、鋁、鈦、鈮、氮等元素可促進鋼的彌散硬化，提高鋼的熱強度。