在一定溫度條件下,不銹鋼中的合金元素不僅決定鋼的基體組織,而且在冷、熱加工,熱處理,焊接以及在使用過程中,各元素間相互作用還會在不銹鋼基體上析出碳化物、氮化物和各種金屬間化合物。它們的存在對不銹鋼的性能也有重要影響。



一、不(bu)銹鋼中常見的化合(he)物及(ji)合(he)金元素的作用


  不銹鋼中(zhong)常見(jian)的碳、氮化合物和金(jin)屬間化合物及合金(jin)元素的作用見(jian)表2.1。


表 1.jpg


二(er)、碳、氮化合物和金屬間(jian)化合物對不銹鋼性能(neng)的(de)影響


 ①. 碳(tan)化物(wu)


  a. 鉻碳化(hua)物 


    常見的(de)(de)是 (或(huo)    為、Cr、Mo等(deng)元素)。幾乎(hu)存在于所有各類不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)。隨碳量(liang)增加/降低,鋼(gang)中(zhong)(zhong)鉻碳化物析出增多/減少。中(zhong)(zhong)富(fu)鉻且(qie)多分布在晶界(jie)上,因(yin)而它的(de)(de)析出常常導致其周圍(wei)鉻貧化而引起(qi)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)晶間(jian)腐蝕(shi)。


  b. 鈦和鈮的碳化物 


    常(chang)見的(de)是TiC和NbC。鋼(gang)中(zhong)加入鈦、鈮與(yu)鋼(gang)中(zhong)碳作用便可形成TiC、NbC。由(you)于它們與(yu)碳的(de)親和力遠遠大于鉻,因此(ci)TiC、NbC的(de)優先形成可防止形成所引(yin)起的(de)晶間腐蝕。TiC和NbC可提高(gao)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)室(shi)溫和高(gao)溫強度,但(dan)對(dui)鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)韌(ren)性(xing)不(bu)利。


 ②. 氮(dan)化物 


   主要出現在(zai)(zai)含氮的(de)奧(ao)氏體不銹鋼和(he)雙(shuang)相不銹鋼中(zhong)。常見的(de)有和(he)  僅當(dang)鋼中(zhong)含氮量(liang)較(jiao)高(gao)時才會出現。沿晶界(jie)析(xi)出也會引(yin)起鉻(ge)貧化而提高(gao)含氮不銹鋼的(de)晶間腐(fu)蝕敏感性。在(zai)(zai)雙(shuang)相不銹鋼中(zhong),和(he) 在(zai)(zai)鐵素體基體上和(he)晶界(jie)形成,還可引(yin)起脆(cui)性。在(zai)(zai)鐵素體相中(zhong)易析(xi)出也表明了氮在(zai)(zai)鐵素體中(zhong)的(de)低溶解(jie)度和(he)高(gao)擴散速率(lv)的(de)特(te)點。


 ③. 金(jin)屬間(jian)化合物(wu)


  a’相 


    富鉻的FeCr金屬間化(hua)合物,其含(han)鉻量可高達61%~83%,而(er)含(han)鐵量僅37.0%~17.5%。在鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中含(han)鉻量>15%便可產生α'。由于它(ta)既硬又脆(cui)且富鉻,因此既引起不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼塑、韌性顯(xian)著(zhu)下(xia)降,而(er)且耐蝕性也惡化(hua),α'主要存在于鐵素(su)體和F+A雙相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中。


 σ 相 


    富鉻(ge)(ge)的(de)FeCr(Mo)金(jin)屬間化合物(wu)。鋼(gang)中鉻(ge)(ge)(鉬)量對σ相(xiang)的(de)形成起主要作用。σ相(xiang)也是(shi)既(ji)硬又脆(cui)且富鉻(ge)(ge)的(de)金(jin)屬間化合物(wu),其周圍常常是(shi)貧鉻(ge)(ge)區。因此,σ相(xiang)在使鋼(gang)塑、韌(ren)性(xing)下(xia)降(jiang)產(chan)生嚴重脆(cui)化的(de)同時,也會(hui)導致不銹鋼(gang)的(de)耐蝕性(xing)下(xia)降(jiang)。


 χ相 


    既(ji)富(fu)(fu)鉻又富(fu)(fu)鉬的FeCrMo金屬間化合物(wu),它的化學(xue)式為Fe36Cr12 Mo10和。此(ci)化合物(wu)常出現在富(fu)(fu)鉻、鉬的鐵(tie)素體,奧氏體和F+A 雙相(xiang)不銹鋼(gang)中,它對不銹鋼(gang)性能的影響基本(ben)與σ相(xiang)相(xiang)同。


 γ'相 


    主(zhu)要(yao)(yao)存在(zai)于含(han)有(you)(you)Al、Ti、Nb的(de)沉淀硬(ying)(ying)化(hua)不銹鋼和(he)一些要(yao)(yao)求耐(nai)熱高強度的(de)奧氏體不銹鋼中,它們的(de)化(hua)學式有(you)(you)Ni3Al、Ni3Ti、等。γ'較硬(ying)(ying),主(zhu)要(yao)(yao)在(zai)晶內彌(mi)散析出(chu)從而可提高鋼的(de)室溫(wen)和(he)中溫(wen)強度,但并(bing)沒有(you)(you)σ 相等的(de)破(po)壞(huai)性脆化(hua)。


 β相(xiang) 


    主要(yao)存在于(yu)含有Al、Ti的沉淀硬(ying)化不(bu)銹鋼中,在晶內彌散(san)析(xi)出,提高(gao)不(bu)銹鋼的室溫(wen)和高(gao)溫(wen)強度。


 η相(Laves)


    存在于含(han)有Ti、Nb、Mo的(de)不(bu)銹鋼(gang)中,它們的(de)化學(xue)式為(wei)、和(he)等,在晶(jing)內析出,由于它硬(ying)而脆,因(yin)而對不(bu)銹鋼(gang)的(de)塑、韌(ren)性有害。


 ε相 


    是一種(zhong)富(fu)銅(tong)金屬(shu)間相(xiang),它可存(cun)在于含有(you)較(jiao)高銅(tong)量的(de)所有(you)類型不銹(xiu)鋼中(zhong)。它在沉淀(dian)硬化(hua)不銹(xiu)鋼中(zhong)晶內(nei)彌散(san)析出后,可提高鋼的(de)室(shi)溫和(he)(he)中(zhong)溫強度;而在馬氏(shi)體、鐵(tie)素體和(he)(he)奧氏(shi)體等不銹(xiu)鋼中(zhong),富(fu)銅(tong)的(de)ε相(xiang)還可使鋼的(de)表面具有(you)抗菌(jun)性。




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