鉻在鋼中是鐵素體形成元素。從圖9.7可以看出,在1100℃的Fe-Cr-Ni三元系等溫截面圖中,隨著鎳含量的減少和鉻含量的增加,合金從單一的y相區將過渡到a+y雙相區,合金中將出現鐵素體相。圖9.8為Fe-Cr-Ni三元合金自1100℃快冷至室溫后的組織,一些常用奧氏(shi)體不銹鋼的成分正處于該圖中y相區內靠近a+γ雙相區下部邊界線的地方,有的已跨入雙相區,因而這些奧氏體不銹鋼中很容易出現少量鐵素體。
在奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)為(wei)了(le)某種需要而(er)加(jia)入的(de)一(yi)些元素(su)中(zhong),有(you)的(de)和鎳一(yi)樣是(shi)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)形(xing)成(cheng)元素(su),有(you)的(de)則和鉻一(yi)樣是(shi)鐵(tie)素(su)體(ti)形(xing)成(cheng)元素(su)。在大(da)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)試驗研究的(de)基礎上,一(yi)些研究者提出了(le)鉻當量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)和鎳當量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)概念和計算公式,如式(9.3)~式(9.6),并據此提出了(le)一(yi)些不銹(xiu)鋼(gang)的(de)組織圖(tu)(圖(tu)9.13、圖(tu)9.14),可(ke)以用于近似估計鋼(gang)中(zhong)可(ke)能形(xing)成(cheng)的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)。圖(tu)9.44為(wei)室溫下不銹(xiu)鋼(gang)變形(xing)材的(de)組織與鉻、鎳當量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)關系(xi)。一(yi)般(ban)情況下,常用奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)不過(guo)百分之(zhi)幾,在含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)較(jiao)低時以小塊狀分布(bu)于奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)晶(jing)界處,若含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)稍高,會(hui)拉成(cheng)長條(tiao)狀(圖(tu)9.45)。奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)一(yi)旦有(you)鐵(tie)素(su)體(ti)生成(cheng),用熱(re)處理或(huo)再加(jia)工等(deng)方法均無(wu)法消除。
由于鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)與奧氏體(ti)(ti)基體(ti)(ti)之間(jian)的(de)(de)(de)化學成分、力學性能、熱穩(wen)定(ding)性等方面的(de)(de)(de)差(cha)異,鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)出現對奧氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)性能帶來一些不(bu)(bu)(bu)(bu)利的(de)(de)(de)影響:使熱加工產(chan)生裂(lie)紋的(de)(de)(de)傾(qing)(qing)向(xiang)增加,在(zai)斜(xie)軋穿(chuan)孔制管生產(chan)加工中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)危害性尤為顯著(zhu);導致在(zai)很多(duo)腐蝕(shi)環(huan)境中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)耐蝕(shi)性惡化;在(zai)高(gao)溫下較(jiao)長時(shi)間(jian)保持時(shi),鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)會轉(zhuan)變(bian)為。相(xiang)(xiang)使鋼(gang)變(bian)脆等。在(zai)通常情況下應盡量(liang)(liang)避免鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)形(xing)成,但在(zai)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)中(zhong)(zhong)有少量(liang)(liang)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)存在(zai)會降低(di)焊(han)縫(feng)熱裂(lie)紋傾(qing)(qing)向(xiang),因此用于焊(han)接(jie)材料的(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)都含有一定(ding)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)。奧氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)α相(xiang)(xiang)面積(ji)的(de)(de)(de)測(ce)(ce)定(ding)方法和評級標準見GB/T 13305-2008《不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)α-相(xiang)(xiang)面積(ji)含量(liang)(liang)測(ce)(ce)定(ding)方法》。
為(wei)了(le)防(fang)止奧氏體(ti)不銹鋼(gang)中生成鐵素(su)體(ti),根本的方法(fa)是提高鋼(gang)中的奧氏體(ti)形成元素(su)的含量。首先是鎳(nie),但從經濟角度(du)考慮,氮和(he)(he)錳也(ye)受到重(zhong)視。氮抑制鐵素(su)體(ti)的能力為(wei)鎳(nie)的30倍(bei),氮又(you)有改善耐蝕性和(he)(he)提高強度(du)的作用(yong),因而用(yong)氮合(he)金化的奧氏體(ti)不銹鋼(gang)的數量和(he)(he)氮合(he)金化的程度(du)與(yu)日(ri)俱增。