各種不銹鋼中包含有Cr、Ni、Mn、Mo、Cu、Si、C、N、Nb等合金元素，它們對鋼的組織有不同的影響，Cr、Mo、Ti、Nb本身具有體心立方（bcc）晶格結構，加入鋼中使占α-Fe體心立方晶格結構穩定，因而是縮小γ區的元素，使A3上升，A4下降，見圖1-8（b）。在Fe-Cr合金中，Cr含量大于13％時就不出現高溫γ相區了。高鉻不銹鋼如Cr17，Cr25是屬于鐵素體不銹鋼，從高溫到室溫具有體心立方晶格結構，只有鐵素體單相。鉬、鈦、鈮等加入都縮小γ相區，使鐵素體含量增加。所以稱鉻、鉬、鈦、鈮等為鐵素體形成元素。


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  鎳(nie)、錳(meng)、銅等元素本身具(ju)有面心(xin)立方晶格結(jie)構，加入鋼中使(shi)A3下降、A4上升，擴大γ相區，并且(qie)穩定(ding)γ-Fe，使(shi)高溫面心(xin)立方晶格結(jie)構的(de)奧(ao)氏體能(neng)夠穩定(ding)到室溫，沒(mei)有相變產生(sheng)。但銅的(de)作用(yong)比鎳(nie)、錳(meng)小(xiao)得(de)多，鎳(nie)、錳(meng)在一定(ding)溫度范(fan)圍(wei)內可與γ-Fe無限互(hu)溶。



1. Fe-Cr 不(bu)銹鋼


  不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)基本金相組織可用Fe-Cr系(xi)列(lie)狀態圖表示，如圖1-8所示。在800～1200℃之間，在所謂的(de)(de)γ環形圈(quan)內，是(shi)以奧氏(shi)體(ti)(ti)相（y）存在。γ相急劇冷(leng)卻時，則變態為(wei)馬氏(shi)體(ti)(ti)相。在γ環形圈(quan)外側，從高溫到常(chang)溫以穩(wen)定(ding)的(de)(de)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)相（α）存在。馬氏(shi)體(ti)(ti)系(xi)列(lie)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)、鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)系(xi)列(lie)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)就(jiu)是(shi)含有這些金相組織的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。所以Fe-Cr系(xi)列(lie)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)一般不(bu)(bu)(bu)是(shi)馬氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)，就(jiu)是(shi)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。


  從圖1-8中可以看出(chu)，除了在(zai)一定濃度(du)、溫度(du)范圍形成。相(xiang)外，在(zai)相(xiang)當(dang)大(da)(da)的(de)鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)范圍內(nei)形成α相(xiang)（鐵(tie)素體(ti)）。仔細(xi)分析Fe-Cr相(xiang)圖的(de)左(zuo)側部(bu)分，在(zai)鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)小于(yu)8％時，隨鉻(ge)(ge)(ge)量(liang)的(de)增(zeng)多，A4點降低，A3點也降低；鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)大(da)(da)于(yu)8％時，隨鉻(ge)(ge)(ge)量(liang)的(de)增(zeng)多，A3點升高，A4點降低，從而在(zai)鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)小于(yu)12.5％的(de)范圍內(nei)形成封閉的(de)γ圈。這表明，鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)大(da)(da)于(yu)12.5％的(de)Fe-Cr合金，就不(bu)(bu)再(zai)出(chu)現γ相(xiang)。因而，高鉻(ge)(ge)(ge)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)，如Cr17、Cr25、Cr28等，都是(shi)鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)，這些鋼(gang)從高溫到室(shi)溫都是(shi)體(ti)心(xin)立(li)方(fang)（bcc）點陣，即不(bu)(bu)論(lun)加熱和冷(leng)卻都不(bu)(bu)發生(sheng)α→γ相(xiang)變。



2. Fe-Cr-Ni-Mn 不銹鋼(gang)


  從冶(ye)金觀點(dian)來(lai)(lai)說，奧(ao)氏(shi)體(ti)組(zu)織(zhi)無論對鋼廠(chang)還是對加工(gong)制造廠(chang)都是他(ta)們(men)所希(xi)望(wang)和需要的(de)組(zu)織(zhi)結構。在不銹(xiu)鋼中(zhong)，可以(yi)(yi)使(shi)用其他(ta)奧(ao)氏(shi)體(ti)形成元素(su)，如錳、氮(dan)、銅等來(lai)(lai)部分地代替(ti)鎳以(yi)(yi)保持(chi)其奧(ao)氏(shi)體(ti)組(zu)織(zhi)。在由(you)于鎳的(de)供應短缺的(de)情(qing)況下(xia)，這種200類型的(de)節鎳型鋼得到(dao)(dao)了極大(da)的(de)發展。這類鋼在卡車(che)、拖車(che)、汽(qi)車(che)以(yi)(yi)及軌(gui)道(dao)交通等的(de)制造中(zhong)得到(dao)(dao)大(da)量(liang)應用。


  Fe-Cr-Mn三元(yuan)系中，既有(you)縮小(xiao)γ相(xiang)區(qu)(qu)(qu)的(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)Cr，又(you)有(you)擴大(da)γ相(xiang)區(qu)(qu)(qu)的(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)Ni或Mn，在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況下，不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)組織就要由(you)給(gei)定(ding)(ding)成分的(de)(de)(de)合金(jin)在(zai)Fe-Cr-Mn相(xiang)圖(tu)(tu)中的(de)(de)(de)位置來(lai)確定(ding)(ding)。例如，在(zai)Fe-Cr-Mn三元(yuan)相(xiang)圖(tu)(tu)的(de)(de)(de)1000℃等溫(wen)截面上（圖(tu)(tu)1-9）可以看(kan)出，Mn擴大(da)γ相(xiang)區(qu)(qu)(qu)的(de)(de)(de)能力比(bi)Ni小(xiao)，含(han)錳(meng)的(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)溶(rong)解促(cu)成鐵素(su)(su)體(ti)的(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)Cr的(de)(de)(de)量最多只有(you)14％。Cr17Mn13鋼的(de)(de)(de)成分示(shi)態(tai)點在(zai)γy+αα兩相(xiang)區(qu)(qu)(qu)；由(you)于含(han)錳(meng)奧氏(shi)(shi)體(ti)有(you)足夠的(de)(de)(de)穩定(ding)(ding)性，在(zai)冷至室溫(wen)的(de)(de)(de)過(guo)程中不(bu)發生相(xiang)變，因而得到的(de)(de)(de)是奧氏(shi)(shi)體(ti)加鐵素(su)(su)體(ti)的(de)(de)(de)雙相(xiang)組織。


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  在1955年，12Cr17Mn6Ni5N（201）型不銹鋼被(bei)AISI接(jie)納為標準成分。12Cr18Mn9Ni5N（202）型也(ye)被(bei)采用(yong)。


  當把兩種選(xuan)擇的(de)(de)材料的(de)(de)各種性能進行比較時，就會發(fa)現(xian)200系列具有一些明(ming)顯的(de)(de)優(you)點(dian)。200系列合金較高(gao)的(de)(de)退火強度對某些用途是非常重(zhong)要(yao)的(de)(de)，而且(qie)在生產(chan)和(he)加工中也(ye)會發(fa)現(xian)許多優(you)點(dian)。除(chu)此之外，200系列不銹鋼的(de)(de)價格也(ye)比300系列的(de)(de)低(di)。




3. Fe-Cr-Ni 不銹(xiu)鋼


  Fe-Cr-Ni系(xi)列狀態圖(tu)如圖(tu)1-9所示(shi)。Ni是穩定奧氏體(ti)相（y）的(de)元素，30％Ni將γ區擴(kuo)大(da)至(zhi)500～1450℃區間內。


  Fe-Cr-Ni三元系中(zhong)，既(ji)有縮小(xiao)γ相(xiang)區的(de)(de)元素(su)Cr，又(you)有擴大γ相(xiang)區的(de)(de)元素(su)Ni或(huo)Mn，在(zai)這種(zhong)情況下，不銹(xiu)鋼的(de)(de)組織就要(yao)由(you)給定(ding)成分(fen)的(de)(de)合(he)金在(zai)Fe-Cr-Ni相(xiang)圖中(zhong)的(de)(de)位置來確定(ding)。例(li)如，在(zai)Fe-Cr-Ni三元相(xiang)圖的(de)(de)1100℃等溫(wen)(wen)截(jie)面上（圖1-10），Cr18Ni8的(de)(de)成分(fen)示態點在(zai)γ相(xiang)區，于是，這種(zhong)成分(fen)的(de)(de)鋼快冷至(zhi)室溫(wen)(wen)后，即可得到(dao)單相(xiang)奧氏體(ti)組織。