碳和氮在鐵素體不銹鋼中是不受歡迎的,因為它們除了能使鋼強化外,對鋼的其他各種性能都是不利的,如升高韌脆轉變溫度、增大缺口敏感性、降低焊后耐蝕性等。由于冶金技術的進步,目前工業規模上已可生產出超低碳、氮的高純(C+N含量不大于0.015%)鐵素體不銹鋼,使鐵素體不銹鋼的一些不足得到了很大程度的克服。


  碳和(he)氮都是擴大Fe-Cr合金中γ相(xiang)區(qu)(qu)的元素(su),使α+y兩(liang)相(xiang)區(qu)(qu)向更高鉻含量(liang)(liang)方向移動(圖9.18和(he)圖9.19),因而使碳、氮含量(liang)(liang)較高的鐵(tie)素(su)體不銹鋼中可能出(chu)現鐵(tie)素(su)體+馬氏(shi)體的雙相(xiang)結構。


  由于碳、氮在(zai)鐵素體中的溶解度很低,鐵素體不銹鋼(gang)(gang)在(zai)高溫加熱后的隨后冷卻過(guo)程中會有碳、氮化物析出,它們對鐵素體不銹鋼(gang)(gang)的性能產(chan)生重要的影(ying)響(xiang)。


  碳、氮含(han)量(liang)的(de)增加將(jiang)使(shi)鐵素體(ti)不銹鋼(gang)(gang)的(de)沖擊韌(ren)性下(xia)降,特別是鋼(gang)(gang)中鉻含(han)量(liang)高達15%~18%時(shi)更為明顯,同時(shi)使(shi)鋼(gang)(gang)的(de)韌(ren)脆(cui)轉變溫(wen)度明顯上移,增加鋼(gang)(gang)的(de)缺(que)口敏感性。


  鐵素體不銹鋼中碳、氮(dan)含量的(de)增加也加強了(le)鋼的(de)冷(leng)卻(que)速率效應(ying)(ying)和尺寸效應(ying)(ying)。前(qian)者指(zhi)隨冷(leng)卻(que)速率的(de)不同,鋼的(de)韌性有很大的(de)不同,后者是指(zhi)隨截(jie)面尺寸的(de)變(bian)化,鋼的(de)韌性有很大的(de)不同。


  除(chu)碳、氮外,鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中的氧含量對其韌性也有類似的影響(xiang)。


  碳、氮在鐵素體不銹鋼中存在的另一重要影響是使其具有很高的晶(jing)間腐蝕敏感性,其敏感程度隨鋼中C+N含量的增加而增加,其敏感程度遠高于一般18Cr-8Ni奧氏體不銹鋼。圖9.36為含0.05%C的Cr17鋼與18Cr-8Ni奧氏體不銹鋼碳化物沉淀與晶間腐蝕的溫度-時間曲線,圖中陰影部分為晶間腐蝕敏感區。


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  碳、氮在鐵素體中的溶解度低,而碳、鉻在α相中的擴散速率比在γ相中快得多,因此鐵素體不銹鋼在高溫加熱后的冷卻過程中,包括快速冷卻,極易析出碳化物和氮化物。其敏化行為與奧氏體不銹鋼不同,除了如圖9.36所示,在400~600℃區間,因析出Cr23C6而出現敏化區外,在1100℃以上的高溫區域也可以出現敏化區,這是由于從高溫冷卻過程中經過400~600℃生成Cr23C6所致。在兩個敏化區之間的700~850℃生成Cr23C6時,由于鉻的再擴散而補充了因形成Cr23C6所需要的Cr,因而不產生貧鉻區,敏化現象消失。


  一些研究結果還指出,碳、氮在鐵素體不銹鋼中對耐一般腐蝕、耐點蝕、耐縫(feng)隙腐蝕、耐應力腐蝕等都是有害的。