各化學(xué)元素對(duì)奧氏體不銹鋼的影響

在奧氏體不銹鋼中,有碳、鉻、錳、硅、硫、磷、鉬、氮、鈦、鈮、鎳、銅、硼、鈰、鑭等元素組成.

每種元素對(duì)奧氏體不銹鋼的影響如下

1.碳的影響：

碳在奧氏體不銹鋼中是強(qiáng)烈形成并穩(wěn)定奧氏體且擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素,碳形成奧氏體的能力為鎳的30倍.鋼中隨著含碳量增加,奧氏體不銹鋼強(qiáng)度也隨之提高.此外,還能提高奧氏體不銹鋼在高濃氯化物（如42%MgCl2沸騰溶液）中的耐應(yīng)力腐蝕性能.但是在奧氏體不銹鋼中,碳通常被視為有害元素,因?yàn)樵诤附踊蚣訜岬?50度到850度,碳可以和鋼中的鉻形成Cr23C6型碳化物.導(dǎo)致局部鉻貧化,使鋼的耐晶間腐蝕性能下降.20世紀(jì)60年代以來(lái)新發(fā)展的鉻鎳奧氏體不銹鋼,為含碳量小于0.03%或0.02%的超低碳型不銹鋼.因此,在冷、熱加工及焊接與碳弧氣刨時(shí)應(yīng)防止不銹鋼表面增碳,以免鉻的碳化物析出.

2.鉻的影響：

在奧氏體不銹鋼中,鉻是強(qiáng)烈形成并穩(wěn)定鐵素體的元素,可以縮小奧氏體區(qū).在鉻鎳奧氏體不銹鋼中,當(dāng)碳含量為0.1%,鉻含量為18%時(shí),為獲得穩(wěn)定單一奧氏體組織,所需鎳的含最最低為8%,鉻能增大碳的溶解度而降低鉻的貧化度,因而提高鉻含量對(duì)奧氏體不銹鋼的耐晶間腐蝕是有益的.鉻還能極有效地改善奧氏體不銹鋼的耐點(diǎn)蝕及縫隙腐蝕性能.因此鉻對(duì)奧氏體不銹鋼性能影響最大的是耐蝕性.鉻可提高鋼的耐氧化性介質(zhì)和酸性氯化物介質(zhì)的性能,在鎳、鉬、銅的復(fù)合作用下,鉻可提高鋼耐一些還原性介質(zhì)、如有機(jī)酸、堿介質(zhì)的性能.

3.鎳的影響：

奧氏體不銹鋼中主要合金元素鎳,其主梌用是形成并穩(wěn)定奧氏體,獲得完全奧氏體組織,使強(qiáng)有良好的強(qiáng)度、塑性和韌性并具有優(yōu)良的冷、熱加工性、可焊性及低溫與無(wú)磁性,鎳還可以顯著降低奧氏體不銹鋼的冷加工硬化傾向.由于鎳能改善鉻的氧化膜成份、結(jié)構(gòu)和性能,從而提高奧氏體不銹鋼耐氧化性介質(zhì)的性能.但是降低了鋼的抗高溫硫化性能,這是由于鋼中晶界處形成低熔點(diǎn)硫化鎳所致.

4.鉬的影響：

鉬的作用主要是提高鋼在還原性介質(zhì)（比如H2So4、H2PO4以及一些有機(jī)酸和尿素環(huán)境）的耐蝕性,并提高鋼的耐點(diǎn)蝕及縫隙腐蝕等性能.含鉬不兒鋼的熱加工性比不含鉬的差,鉬含量越高,熱加工越壞.另外含鉬奧氏體不銹鋼中容易形成X（σ)沉淀,這會(huì)惡化鋼的塑性和韌性.鉬的耐點(diǎn)蝕和耐縫隙腐蝕能力相當(dāng)于鉻的3倍左右.

5.氮的影響：

氮日益成為鉻鎳氮奧氏體不銹鋼的重要合金元素,氮能提高鋼的耐局部腐蝕（耐晶間腐蝕、點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕）性,氮形成奧氏體的能力與碳相當(dāng),約為鎳的30倍.作為間隙元素的氮,其固溶強(qiáng)化作用很強(qiáng),因?yàn)樗募尤肟梢燥@著提搞奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度.每加入0.1%氮可使鉻鎳奧氏體不銹鋼的室溫強(qiáng)度提高60～100MPa.在酸介質(zhì)中,氮可提高奧氏體不銹鋼的耐一般腐蝕能力,適量的氮還可提高敏經(jīng)態(tài)奧氏體不銹鋼的耐晶間腐蝕能力.在氯化物環(huán)境中,氮提高奧氏體不銹鋼耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕性能十分顯著.

6.銅的影響：

銅能顯著降低鉻鎳奧氏體不銹鋼的冷作硬化傾向,提高冷國(guó)工成型性能.奧氏體不銹鋼中的銅含量為1%～4%時(shí),銅對(duì)鋼的組織沒(méi)有影響,對(duì)鋼的冷成型性有良好的作用,因此含銅的奧氏體銹鋼多用于要求冷作的一些用途中,銅可以顯著降低熱加工性,特別是當(dāng)奧氏休不銹鋼中含鎳量較低時(shí)更為明顯,因此當(dāng)鋼中銅含量較高時(shí),

鎳含量應(yīng)相應(yīng)提高.

7.硅的影響：

對(duì)于耐氯化物就力腐蝕,耐濃硝酸、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.硅在奧氏體不銹鋼中可提高耐蝕性,另一個(gè)重要作用是顯著提高鋼在高溫濃硫酸（93%H2So4～98%H2So4）中的耐蝕性,其機(jī)理是在鋼的表面上形成了穩(wěn)定的富硅氧化膜.

8.錳的影響：

在節(jié)鎳奧氏體不銹鋼中,錳是非常重要的合金元素,其主要作用是與氮、鎳等強(qiáng)烈形成奧氏體的元素復(fù)合而加入到鋼中,以節(jié)約奧氏體不銹鋼中的鎳.

9.鈦和鈮的影響：

鈦和鈮主要是作為穩(wěn)定化元素加入,以防止敏化態(tài)晶間腐蝕發(fā)生.鈦和鈮的加入可提高奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度,包括高溫強(qiáng)度.鈮不像鈦那樣容易氧化和氮化,因此含鈮奧氏體不銹鋼多用作焊接材料.

10.磷的影響：

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了磷的含量小于或等于0.035%～0.045%,磷在不銹鋼中,一般看成有害雜質(zhì),磷顯著降低鉻鎳奧氏體不銹鋼在固溶態(tài)和敏化態(tài)下耐各種濃度硝酸腐蝕性能.

11.硫的影響：

硫在奧氏體不銹鋼中主要被視為有害雜質(zhì),其含量限制在小于0.03%～0.035%以下.但是由于硫的加入可提高鋼的切削性能,故在易切削不銹鋼中,硫被看成是合金元素.硫的有害作用主要是降低奧氏體不銹鋼的熱塑性,影響熱加工性,降低耐蝕性.

12.硼的影響：

硼在奧氏體不銹鋼中是不常用元素,其作用利大于弊,18Cr-8Ni不銹鋼中加入硼含量達(dá)到0.006%,便有明顯效果,微量硼加入可提高奧氏體不銹鋼的熱塑性,改善熱加工性.

13.稀土元素的影響