不銹鋼的性能和組織主要是由各種元素決定的。目前，已知的化學(xué)元素有100多種，對(duì)不銹鋼的 性能與組織影響最大的元素有：碳、鉻、鎳、錳、氮、鈦、鈮、鉬、銅、鋁、硅、釩、鎢、硼等l0 多種。由于這些元素的加入，導(dǎo)致鋼的內(nèi)部組織發(fā)生變化，從而使鋼具有特殊的性能。為了加深對(duì) 不銹鋼的理解，我們有必要先了解一下各種元素對(duì)不銹鋼的性能和組織的影響。
      1．硼
      高鉻鐵素體不銹鋼(Crl7Mo2Ti)中加0.005％的硼，可使鋼在沸騰的65％醋酸中的耐腐蝕性能 提高；奧氏體不銹鋼中加入微量(0.006抵一0.007％。)的硼，可使鋼的熱態(tài)塑性改善；硼對(duì)提高鋼 的熱強(qiáng)性有良好的作用，可使不銹鋼的熱強(qiáng)性顯著提高；含硼的餡鎳奧氏體不銹鋼在原子能工業(yè)中 有著特殊的用途。但不銹鋼中含硼會(huì)使鋼的塑性和沖擊韌性降低。 除以上元素外，有些不銹鋼中還分別加入稀有金屬元素和稀土元素以改善鋼的性能。在工業(yè) 上實(shí)際應(yīng)用的不銹鋼，很多鋼中同時(shí)存在著幾種至十幾種合金元素，當(dāng)幾種元素共存于不銹鋼這一 統(tǒng)一體中時(shí)，決定不銹鋼組織的是各種元素影響的總和。 各種元素對(duì)不銹鋼組織的影響，根據(jù)其共同性，概括起來(lái),基本上分屬于兩大類(lèi)：一類(lèi)是形成 或穩(wěn)定奧氏體的元素，它們是碳、鎳、錳、氮、銅，以碳和氮的作用程度最大;另一類(lèi)是形成鐵素 體的元素，它們是鉻、鎢、鉬、鈮、硅、鈦、釩、鋁等，這一類(lèi)元素形成鐵索體的作用，如以鉻為 基準(zhǔn)來(lái)加以比較，其他元素的作用都比鉻大。 這兩類(lèi)元素共存于不銹鋼中時(shí)，不銹鋼的組織就取決于它們互相影響的結(jié)果。如果穩(wěn)定奧氏 體的元素的作用居于主要方面的話，不銹鋼的組織就以?shī)W氏體為主，很少以至沒(méi)有鐵素體；如果它 們的作用程度還不能使鋼的奧氏體保持至室溫的話，這種不穩(wěn)定的奧氏體在冷卻時(shí)即發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn) 變，鋼的組織則為馬氏體；如果形成鐵素體的元素的作用成為主要方面的話，鋼的組織則以鐵素體 為主。 不銹鋼的性能除工藝因素外，主要取決于其內(nèi)部組織的構(gòu)成，而構(gòu)成不銹鋼組織的是各種合 金元素在鋼中的總和。因此，不銹鋼的性能歸根到底主要是由合金元素決定的。
      2.鉻
      鎊是決定不銹鋼耐腐蝕性能的最基本元素。在氧化性介質(zhì)中，鉻能使鋼的表面很快形成一層 實(shí)際為腐蝕介質(zhì)不能透過(guò)和不溶解的富鉻的氧化膜，這層氧化膜很致密，并與金屬基本結(jié)合得很牢 固，保護(hù)鋼免受外界介質(zhì)進(jìn)一步氧化浸蝕；鉻還能有效地提高鋼的電極電位。當(dāng)含鉻量不低于12． 5％原子時(shí)，可使鋼的電極電位發(fā)生突變,由負(fù)電位升到正的電極電位，因而可顯告提高鋼的耐蝕性 。鉻的含量越高，鋼的耐蝕性能越好。當(dāng)含鉻量達(dá)到25％、37．5％原子時(shí)，會(huì)發(fā)生第二次、第三 次的突變，使鋼具有更高的耐腐蝕性能。
      3．鎳
      鎳對(duì)不銹鋼耐腐蝕的影響，只有它與鉻配合時(shí)才能充分顯示出來(lái)。因?yàn)榈吞兼囦撘@得純奧 氏體組織，含鎳量需達(dá)24％，要使鋼在某些介質(zhì)中的耐腐蝕性能顯著改變，含鎳量需在27％以上， 所以鎳不能單獨(dú)構(gòu)成不銹鋼。而在含鉻18％的鋼中加入9％的鎳，就能使鋼在常溫下獲得單一奧氏 體組織，并可以提高鋼對(duì)非氧化性介質(zhì)(如稀硫酸、鹽酸、磷酸等)的耐蝕性，并能改善鋼的焊接和 冷彎等的工藝性能。
      4．錳和氮——可代替鉻鎳不銹鋼中的鎳
      錳和氮在不銹鋼中有與鎳相仿的作用。錳的穩(wěn)定奧氏體作用為鎳的1/2，而氮的作用比鎳大很 多，約為鎳的40倍左右。因而錳和氮可代替鎳獲得單一的奧氏體組織。但錳的加入會(huì)使合格低的不 銹鋼耐蝕性降低，同時(shí)，高錳奧氏體鋼不易加工。因此，在不銹鋼中不單獨(dú)使用錳，只用部分代替 鎳。
      5．碳
      碳在不銹鋼中的含量及其分布的形式，在很大程度上左右著不銹鋼的性能和組織：一方面碳 是穩(wěn)定奧氏體元素，作用的程度很大，約為鎳的30倍，含碳量高的(馬氏體)不銹鋼，完全可以接受 淬火強(qiáng)化，從而在機(jī)械性能方面，可大大提高它的強(qiáng)度；另一方面由于碳和鉻的親和力很大，在不 銹鋼中要占用17倍碳量的鉻與它結(jié)合成碳化鉻，隨著鋼中含碳量的增加，則與碳形成碳化物的鉻越 多，從而顯著降低鋼的耐蝕性。因此，從強(qiáng)度與耐腐蝕件能兩方面來(lái)看，碳在不銹鋼中的作用是互 相矛盾的。在實(shí)際應(yīng)用中，為了達(dá)到耐腐蝕的目的，不銹鋼的含碳量一般較低，大多在0.1％左右 ，為了進(jìn)一步提高鋼的而腐蝕能力，特別是抗晶間腐蝕的能力，常采用超低碳的不銹鋼，含碳量在 0.003％其至更低；但用于制造滾動(dòng)軸承、彈簧、工具等不銹鋼，由于要求有高的硬度和耐磨性， 因而含碳量較高，一般均在0.85％一1.00％之間，如9Crl8鋼等。
      6．鈦和鈮
      不銹鋼加熱到450一800℃時(shí)，常常由于在晶間析出鉻的碳化物而使晶界附近的含鉻量下降形 成貧鉻區(qū)，導(dǎo)致晶界附近的電極電位下降，從而引起電化學(xué)腐蝕，這種腐蝕叫做晶間腐蝕。常見(jiàn)的 如在焊縫附近的熱影響區(qū)內(nèi)發(fā)生的晶間腐蝕。而鈦和鈮是強(qiáng)碳化物形成元素，它與碳的親和力比鉻 大得多，鋼中加入鈦或鈮，就能使鋼中的碳首先與鈦或鈮形成碳化物，而不與鉻形成碳化物，從而 保證品界附近不致因貧鉻而產(chǎn)生品間腐蝕。因此，鈦和鈮常用來(lái)固定鋼中的碳，提高不銹鋼抗晶間 腐蝕的能力，并改善鋼的焊接性能。 鈦或鈮的加入量要根據(jù)含碳量而定，一般鈦的加入量為含碳量的5倍，鈮為碳的8倍。
      7．鉬和銅
      鉬和銅能提高不銹鋼對(duì)硫酸、醋酸等腐蝕介質(zhì)的耐蝕能力。銅還能顯著提高對(duì)含氯離子的介 質(zhì)(如鹽破)以及有機(jī)酸中的耐蝕能力。但含鉬的不銹鋼不宜在硝酸中應(yīng)用，含鉬的不銹鋼在沸騰的 65％硝酸中的腐蝕速度，比不合鉬的增加一倍；銅加入鉻錳氯不銹鋼中，會(huì)加速不銹鋼的晶間腐蝕 。 鉬對(duì)鋼獲得單一奧氏體組織有不利影響，因此在含鉬鋼中為了使鋼在熱處理后具有單一的奧 氏體組織，鉬和錳等元素的含量要相應(yīng)地提高。
      8．硅和鋁
      硅對(duì)提高鉻鋼抗氧化能力的作用很顯著，含5％鉻及1％硅的鋼，抗氧化的能力可與12％鉻鋼 相等。如使鋼在1000℃能抵抗氧化，含0.5％硅時(shí)需要22％的鉻，如加入2．5％一3％的硅以后，只 需要12％的鉻就可以了。有資料還介紹，向Crl5Ni20的鉻鎳鋼中加2．5％的硅，抗氧化性能可相當(dāng) 于Crl5Ni60的鉻鎳合金。 向高鉻鋼中加鋁也能使抗氧化性能顯著提高，它的作用與加硅的功能相仿。 向高鉻鋼中加硅和鋁的目的：一是為了進(jìn)一步提高鋼的抗氧化性能；二是為了節(jié)約用鉻。 硅和鋁對(duì)提高鉻鋼抗氧化性能的作用雖然很大，但也有很多缺點(diǎn)，最主要的是它使鋼的晶粒粗化脆 性傾向增大。
      9.鎢和釩
      鎢和釩加入鋼中，其主要作用是提高鋼的熱強(qiáng)性
文章由:不銹鋼花格： http://gszrpdw.cn整理提供