碳和氮在鐵素(su)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(dou)是擴大Fe-Cr合金中γ相區的(de)元素(su),使α+y兩相區向更高(gao)鉻含(han)量方向移動(圖9.18和(he)圖9.19),因而使碳、氮含(han)量較高(gao)的(de)鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼中可(ke)能出(chu)現鐵素(su)體(ti)+馬氏體(ti)的(de)雙相結構。
由于碳、氮(dan)在鐵(tie)素體(ti)中(zhong)(zhong)的溶解度很低,鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼在高溫加熱后的隨后冷卻過程中(zhong)(zhong)會有碳、氮(dan)化物析出(chu),它們對鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼的性能產生重要的影響(xiang)。
碳、氮含量(liang)(liang)的增加將使(shi)鐵素體不銹鋼的沖(chong)擊韌(ren)性下降,特別(bie)是鋼中鉻含量(liang)(liang)高達15%~18%時(shi)更(geng)為明顯(xian),同時(shi)使(shi)鋼的韌(ren)脆轉變溫度明顯(xian)上移,增加鋼的缺口敏(min)感性。
鐵(tie)素體(ti)不銹鋼中碳、氮含量的增加(jia)也加(jia)強了鋼的冷卻(que)速(su)率效(xiao)(xiao)應和尺寸效(xiao)(xiao)應。前者指(zhi)隨(sui)冷卻(que)速(su)率的不同(tong),鋼的韌性有很大的不同(tong),后者是指(zhi)隨(sui)截面尺寸的變化(hua),鋼的韌性有很大的不同(tong)。
除碳(tan)、氮外,鐵(tie)素(su)體不銹鋼中的(de)氧含(han)量對其韌(ren)性也有類(lei)似的(de)影響。
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。

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(dian)蝕、耐縫隙腐蝕、耐應(ying)力腐蝕(shi)等都是有害的。

