在一定溫度條件下,不銹鋼(gang)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、不銹鋼中常見的化合物及合金元素的作(zuo)用


  不銹鋼中常見的(de)碳、氮化合物和(he)金屬間化合物及合金元素的(de)作用見表2.1。


表 1.jpg


二、碳、氮化(hua)合(he)物和金屬間化(hua)合(he)物對不銹鋼性能的(de)影響


 ①. 碳(tan)化物


  a. 鉻碳化物 


    常見的是 (或    為、Cr、Mo等元(yuan)素(su))。幾乎存在(zai)(zai)于所有各類不銹鋼中。隨碳量(liang)增加/降低,鋼中鉻碳化(hua)(hua)物(wu)析(xi)出增多/減少。中富(fu)鉻且多分布在(zai)(zai)晶界上,因而(er)它的析(xi)出常常導(dao)致其周圍鉻貧化(hua)(hua)而(er)引起(qi)不銹鋼的晶間腐(fu)蝕。


  b. 鈦和鈮的(de)碳化物 


    常見的(de)是TiC和NbC。鋼(gang)(gang)中加(jia)入(ru)鈦、鈮(ni)與鋼(gang)(gang)中碳作用便可(ke)形成(cheng)TiC、NbC。由于它們(men)與碳的(de)親和力遠(yuan)遠(yuan)大于鉻,因此TiC、NbC的(de)優先形成(cheng)可(ke)防止形成(cheng)所引起的(de)晶間腐(fu)蝕。TiC和NbC可(ke)提高不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)室溫和高溫強(qiang)度(du),但對(dui)鐵素體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)韌性不利。


 ②. 氮化(hua)物 


   主要出(chu)現(xian)在(zai)(zai)含(han)氮(dan)的奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)。常(chang)見(jian)的有和  僅當鋼(gang)中(zhong)含(han)氮(dan)量較(jiao)高時才會(hui)出(chu)現(xian)。沿晶界析(xi)出(chu)也會(hui)引起鉻貧化而提高含(han)氮(dan)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的晶間腐蝕(shi)敏感性(xing)。在(zai)(zai)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong),和 在(zai)(zai)鐵素(su)(su)體(ti)基體(ti)上(shang)和晶界形成,還可引起脆(cui)性(xing)。在(zai)(zai)鐵素(su)(su)體(ti)相中(zhong)易析(xi)出(chu)也表(biao)明了氮(dan)在(zai)(zai)鐵素(su)(su)體(ti)中(zhong)的低溶(rong)解度和高擴(kuo)散速率的特(te)點。


 ③. 金屬間化合物


  a’相 


    富鉻(ge)的(de)FeCr金屬間化合物,其含鉻(ge)量(liang)(liang)可高達(da)61%~83%,而含鐵(tie)量(liang)(liang)僅37.0%~17.5%。在鐵(tie)素(su)體不銹(xiu)鋼中含鉻(ge)量(liang)(liang)>15%便(bian)可產生(sheng)α'。由于它既(ji)硬(ying)又脆且富鉻(ge),因此既(ji)引起不銹(xiu)鋼塑、韌性顯著(zhu)下降,而且耐蝕性也惡(e)化,α'主要(yao)存在于鐵(tie)素(su)體和(he)F+A雙相(xiang)不銹(xiu)鋼中。


 σ 相 


    富鉻的(de)(de)FeCr(Mo)金(jin)屬間(jian)化(hua)合物(wu)。鋼中鉻(鉬(mu))量(liang)對σ相的(de)(de)形(xing)成起主要(yao)作用。σ相也是既硬又脆且富鉻的(de)(de)金(jin)屬間(jian)化(hua)合物(wu),其周圍常常是貧鉻區。因此,σ相在使鋼塑、韌性下(xia)降產生嚴(yan)重脆化(hua)的(de)(de)同時(shi),也會導致不銹鋼的(de)(de)耐蝕性下(xia)降。


 χ相 


    既富(fu)鉻(ge)又(you)富(fu)鉬的(de)FeCrMo金屬間化合物,它的(de)化學(xue)式(shi)為(wei)Fe36Cr12 Mo10和(he)。此化合物常(chang)出現在富(fu)鉻(ge)、鉬的(de)鐵素體(ti),奧(ao)氏(shi)體(ti)和(he)F+A 雙(shuang)相不銹鋼中,它對不銹鋼性能的(de)影(ying)響基本與σ相相同。


 γ'相 


    主要存在于含有(you)(you)Al、Ti、Nb的(de)沉淀硬化不銹鋼(gang)和(he)一些要求(qiu)耐(nai)熱高(gao)強度的(de)奧氏體(ti)不銹鋼(gang)中,它們的(de)化學式有(you)(you)Ni3Al、Ni3Ti、等。γ'較(jiao)硬,主要在晶內彌散析(xi)出從(cong)而可提高(gao)鋼(gang)的(de)室(shi)溫和(he)中溫強度,但并沒有(you)(you)σ 相等的(de)破(po)壞性(xing)脆(cui)化。


 β相(xiang) 


    主要(yao)存在(zai)于含有Al、Ti的(de)沉淀硬化不銹鋼中,在(zai)晶內彌(mi)散析出,提高不銹鋼的(de)室(shi)溫(wen)和高溫(wen)強(qiang)度。


 η相(Laves)


    存在(zai)于(yu)含有(you)Ti、Nb、Mo的(de)(de)不銹鋼(gang)中,它(ta)們的(de)(de)化學式為、和等,在(zai)晶內析出,由(you)于(yu)它(ta)硬(ying)而脆(cui),因而對不銹鋼(gang)的(de)(de)塑、韌性有(you)害。


 ε相(xiang) 


    是(shi)一種富銅金屬間相,它可存在(zai)于含有較高(gao)銅量的所有類(lei)型不(bu)銹鋼中(zhong)。它在(zai)沉淀硬化不(bu)銹鋼中(zhong)晶(jing)內彌(mi)散析(xi)出后,可提高(gao)鋼的室溫和(he)中(zhong)溫強(qiang)度;而(er)在(zai)馬氏體(ti)、鐵素體(ti)和(he)奧氏體(ti)等不(bu)銹鋼中(zhong),富銅的ε相還可使鋼的表(biao)面具(ju)有抗菌(jun)性。




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