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(zai)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong)為了某(mou)種需(xu)要(yao)而加(jia)入(ru)的(de)(de)一(yi)(yi)些(xie)元素(su)(su)(su)中(zhong),有(you)的(de)(de)和鎳(nie)一(yi)(yi)樣(yang)是(shi)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)形(xing)成元素(su)(su)(su),有(you)的(de)(de)則(ze)和鉻一(yi)(yi)樣(yang)是(shi)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)形(xing)成元素(su)(su)(su)。在(zai)大量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)試(shi)驗研究(jiu)的(de)(de)基礎上,一(yi)(yi)些(xie)研究(jiu)者(zhe)提出(chu)了鉻當量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)和鎳(nie)當量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)概念和計(ji)算公式,如(ru)式(9.3)~式(9.6),并據(ju)此提出(chu)了一(yi)(yi)些(xie)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)組(zu)織圖(tu)(tu)(圖(tu)(tu)9.13、圖(tu)(tu)9.14),可以用于(yu)近似估(gu)計(ji)鋼(gang)(gang)中(zhong)可能形(xing)成的(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)。圖(tu)(tu)9.44為室溫(wen)下不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)變形(xing)材(cai)的(de)(de)組(zu)織與鉻、鎳(nie)當量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)關系。一(yi)(yi)般(ban)情況下,常用奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)不(bu)(bu)過百分之幾,在(zai)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)較低時以小塊狀分布于(yu)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)晶界處,若含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)稍高,會拉成長條狀(圖(tu)(tu)9.45)。奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong)一(yi)(yi)旦有(you)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)生成,用熱(re)處理或再加(jia)工等方法均無法消除。
由于(yu)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)與奧(ao)氏體(ti)(ti)基(ji)體(ti)(ti)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)化學(xue)成分、力(li)學(xue)性能、熱穩定(ding)(ding)性等方(fang)(fang)面的(de)(de)(de)(de)差(cha)異,鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)出現對奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)性能帶來一些不(bu)利的(de)(de)(de)(de)影響:使熱加(jia)(jia)工產(chan)生裂紋(wen)的(de)(de)(de)(de)傾向(xiang)增(zeng)加(jia)(jia),在斜軋穿孔制管生產(chan)加(jia)(jia)工中的(de)(de)(de)(de)危害性尤(you)為(wei)顯著;導致在很多腐(fu)蝕(shi)環境(jing)中的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性惡(e)化;在高溫下較長時間保持時,鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)會轉變為(wei)。相(xiang)使鋼變脆等。在通常情況下應盡(jin)量避免鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)的(de)(de)(de)(de)形成,但在不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼焊縫(feng)金屬中有少量鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)存(cun)在會降(jiang)低焊縫(feng)熱裂紋(wen)傾向(xiang),因此用于(yu)焊接材料的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼都含(han)有一定(ding)(ding)量的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)。奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中α相(xiang)面積的(de)(de)(de)(de)測定(ding)(ding)方(fang)(fang)法和評級標準見GB/T 13305-2008《不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中α-相(xiang)面積含(han)量測定(ding)(ding)方(fang)(fang)法》。
為了防止奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中生成(cheng)鐵素體(ti),根本的(de)(de)(de)方法是(shi)提(ti)高鋼(gang)中的(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)形成(cheng)元素的(de)(de)(de)含量。首先是(shi)鎳(nie),但從經濟(ji)角度考慮,氮(dan)和錳也(ye)受到重視。氮(dan)抑制(zhi)鐵素體(ti)的(de)(de)(de)能力為鎳(nie)的(de)(de)(de)30倍,氮(dan)又有改善耐蝕(shi)性和提(ti)高強(qiang)度的(de)(de)(de)作用,因而(er)用氮(dan)合金(jin)化(hua)的(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)數量和氮(dan)合金(jin)化(hua)的(de)(de)(de)程度與日俱增(zeng)。