1. 鉻、硅、鋁
鉻、硅、鋁為形成鐵素體的元素,是不銹鋼獲得耐蝕性的主要合金元素。在碳鋼的基礎上加入足夠量的鉻[w(Cr)≥12%],即可使鋼在氧化性介質中產生一種與基體組織牢固結合的鉻鐵氧化物(FeCr)2O3的鈍化膜;又能提高鋼在電介質中的電極電位,從而使化學穩定性得到提高。硅和鋁同樣能使鋼在氧化性介質中生成致密的保護膜,其中鋁的作用比鉻還明顯。在奧氏體型耐熱鋼中,這些元素均能提高其抗氧化性。在18-8型不銹鋼中,當硅的質量分數從0.4%提高到2.4%時,鋼在980℃時抗氧化性能提高22倍。如果硅含量過高,會嚴重惡化穩定奧氏體型鋼的焊接性,故必須嚴格控制硅在鋼中的含量。鋁在沉淀硬化體型不銹鋼中,可以提高其在室溫和高溫時的強度。
2. 鎳
鎳(nie)為(wei)形成奧氏(shi)體的(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su)。它能使(shi)合(he)金表面鈍(dun)化,擴大(da)鋼(gang)在酸(suan)中的(de)鈍(dun)化范(fan)圍,但不(bu)(bu)能改善其對稀硝酸(suan)的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)。它能提高(gao)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)抗硫(liu)酸(suan)、鹽酸(suan)等腐蝕(shi)介質(zhi)(zhi)的(de)性(xing)能,是(shi)耐(nai)蝕(shi)鋼(gang)的(de)主(zhu)要合(he)金元(yuan)(yuan)素(su)(su)。如果單獨使(shi)用鎳(nie)作(zuo)為(wei)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)合(he)金元(yuan)(yuan)素(su)(su),其質(zhi)(zhi)量分(fen)數要高(gao)達24%才能得到全奧氏(shi)體組(zu)織,但這極不(bu)(bu)經濟。而在低碳鉻不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)[w(Cr)>17%]的(de)基礎上,只需加入(ru)質(zhi)(zhi)量分(fen)數為(wei)9%的(de)鎳(nie),即可獲得耐(nai)蝕(shi)性(xing)好、綜合(he)力學性(xing)能也好的(de)室溫(wen)下(xia)穩定的(de)奧氏(shi)體組(zu)織,既能滿(man)足(zu)鋼(gang)的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)要求,又能提高(gao)鋼(gang)的(de)高(gao)溫(wen)強(qiang)度和抗氧化性(xing)能,使(shi)其成為(wei)一(yi)種(zhong)具有良好綜合(he)性(xing)能的(de)鋼(gang)種(zhong)。
3. 鉬和銅
鉬是(shi)形成(cheng)鐵素體的(de)(de)(de)元(yuan)素。在(zai)鉻不銹鋼(gang)(gang)中加(jia)入鉬,可以提高(gao)鋼(gang)(gang)在(zai)非氧化性(xing)介質中的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)。它的(de)(de)(de)獨特之(zhi)處是(shi)能抵抗氯離子(Cl-)產生的(de)(de)(de)點腐蝕;同(tong)時也能提高(gao)奧(ao)氏體型鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)熱強(qiang)性(xing),改(gai)善奧(ao)氏體鋼(gang)(gang)短時塑性(xing)和持(chi)久塑性(xing),對(dui)焊接有利。但是(shi)鉬的(de)(de)(de)加(jia)入將會縮小鋼(gang)(gang)中奧(ao)氏體相(xiang)區,使奧(ao)氏體型不銹鋼(gang)(gang)中出現鐵素體相(xiang)。為此(ci),在(zai)含鉬的(de)(de)(de)單相(xiang)奧(ao)氏體不銹鋼(gang)(gang)中,相(xiang)應的(de)(de)(de)奧(ao)氏體形成(cheng)元(yuan)素,如鎳(nie)、錳、氮等的(de)(de)(de)含量略有增加(jia),目的(de)(de)(de)是(shi)維持(chi)其全奧(ao)氏體組織。對于雙相不(bu)銹鋼,鉬促成鐵素體,對提高耐點腐蝕性能和抗應力腐蝕性能都是有益的。但鉬含量過多則會降低奧氏體型不銹鋼的韌性。
在鉻鎳不銹鋼中加入銅能促使鋼產生彌散硬化組織,提高鋼的熱強性。與鉬配合使用,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牌號鋼板有06Cr18Ni12Mo2Cu2、022Cr23Ni4MoCuN等。
4. 錳(meng)和氮
錳(meng)和(he)(he)氮(dan)(dan)對(dui)(dui)提高(gao)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)沒有直接影響,但它們都是促進和(he)(he)穩定奧(ao)氏(shi)體的(de)(de)(de)有效元素,其中(zhong)氮(dan)(dan)比錳(meng)的(de)(de)(de)作用更為明顯(xian)。當錳(meng)含(han)量過(guo)高(gao)時(shi),對(dui)(dui)鉻含(han)量較低的(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)不(bu)利(li),還會使鑄鋼(gang)件產生(sheng)氣孔,同(tong)時(shi)增加硬度(du),給鋼(gang)的(de)(de)(de)冷加工帶來困難(nan)。氮(dan)(dan)與碳共(gong)同(tong)作用能提高(gao)奧(ao)氏(shi)體型鋼(gang)的(de)(de)(de)熱強性(xing)(xing),氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)強化(hua)作用在(zai)于時(shi)效過(guo)程中(zhong)形成氮(dan)(dan)化(hua)合(he)物和(he)(he)碳氮(dan)(dan)化(hua)合(he)物。列(lie)人我國(guo)國(guo)家標準含(han)有氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)牌號鋼(gang)板有022Cr17Ni7N、022Cr25Ni22Mo2N等。
5. 鈦(tai)和鈮
鈦和鈮是比鉻更易與碳結合形成穩定碳化物的元素。在鉻鎳不銹鋼中,當鈦的加入量大于碳含量的5倍,或者鈮的加入量大于碳含量的8倍時,可以使絕大部分的碳存在于鈦或鈮的碳化物之中,因而使固溶碳的質量分數降到0.03%以下,這就能保證鉻在鋼中的有效固溶濃度。由于鉻在鋼中的有效固溶度得到保證,從而鋼的抗晶間腐蝕能力得到改善。鈮的質量分數達到0.5%~2.0%時,既能提高奧氏體鋼的熱強性,又能提高鋼的持久塑性。鈮在碳含量較低的奧氏體鋼中會促進近縫區和焊縫金屬產生裂紋,在鉻鎳奧氏體鋼中,鈮的質量分數應控制在1.0%的范圍內。這類鋼列人我國國家標準的牌號鋼板很多,如06Cr18Ni11Ti、06Cr18Ni11Nb等。


上述合金(jin)(jin)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)對(dui)(dui)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用不(bu)是(shi)簡單(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)疊(die)加(jia),也(ye)不(bu)是(shi)相互(hu)抵消的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。它(ta)們相互(hu)之間有時(shi)會發生(sheng)新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理化(hua)學(xue)作(zuo)(zuo)用,往往會引(yin)起強化(hua)力(li)學(xue)性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用。各種(zhong)合金(jin)(jin)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)對(dui)(dui)不(bu)銹鋼(gang)(gang)組織結構和性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)見(jian)表1-14,亦可見(jian)圖1-1、圖1-2。從表中可以看出,合金(jin)(jin)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)對(dui)(dui)不(bu)銹鋼(gang)(gang)組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)基本(ben)上分三大類(lei):第一類(lei)是(shi)形成鐵素(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su),有鉻、硅、鋁、鉬、鈦、鈮(ni)(ni)等(deng)(deng);第二類(lei)是(shi)形成奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su),有碳、氮、鎳、錳、銅等(deng)(deng),其中碳和氮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用程度(du)最大;第三類(lei)是(shi)形成碳化(hua)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su),有鈮(ni)(ni)、鈦、碳、鉻、鎢(wu)、錳、鉬等(deng)(deng)。加(jia)入銅、鋁、鈦、鈮(ni)(ni)、氮等(deng)(deng)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)能(neng)(neng)促使鋼(gang)(gang)產生(sheng)彌散硬化(hua),從而提高鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)強性(xing)。



