各種不銹鋼中包含有Cr、Ni、Mn、Mo、Cu、Si、C、N、Nb等合金元素，它們對鋼的組織有不同的影響，Cr、Mo、Ti、Nb本身具有體心立方（bcc）晶格結構，加入鋼中使占α-Fe體心立方晶格結構穩定，因而是縮小γ區的元素，使A3上升，A4下降，見圖1-8（b）。在Fe-Cr合金中，Cr含量大于13％時就不出現高溫γ相區了。高鉻不銹鋼如Cr17，Cr25是屬于鐵素體不銹鋼，從高溫到室溫具有體心立方晶格結構，只有鐵素體單相。鉬、鈦、鈮等加入都縮小γ相區，使鐵素體含量增加。所以稱鉻、鉬、鈦、鈮等為鐵素體形成元素。


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  鎳(nie)、錳、銅等元(yuan)素本身具有(you)面心立方(fang)晶格結(jie)構(gou)，加入鋼中(zhong)使(shi)A3下(xia)降、A4上升，擴大γ相區，并且穩定γ-Fe，使(shi)高溫(wen)(wen)面心立方(fang)晶格結(jie)構(gou)的(de)奧氏體能(neng)夠穩定到室(shi)溫(wen)(wen)，沒(mei)有(you)相變(bian)產生。但銅的(de)作用比鎳(nie)、錳小(xiao)得多，鎳(nie)、錳在(zai)一定溫(wen)(wen)度(du)范圍內可與γ-Fe無限互溶。



1. Fe-Cr 不銹鋼(gang)


  不銹鋼(gang)(gang)的基本金相組織可用Fe-Cr系(xi)列狀態(tai)圖表(biao)示(shi)，如圖1-8所示(shi)。在(zai)(zai)800～1200℃之間，在(zai)(zai)所謂的γ環形圈(quan)內，是以(yi)奧氏體(ti)相（y）存(cun)在(zai)(zai)。γ相急(ji)劇冷卻時，則變(bian)態(tai)為馬(ma)氏體(ti)相。在(zai)(zai)γ環形圈(quan)外側(ce)，從(cong)高溫到常(chang)溫以(yi)穩定的鐵(tie)素體(ti)相（α）存(cun)在(zai)(zai)。馬(ma)氏體(ti)系(xi)列不銹鋼(gang)(gang)、鐵(tie)素體(ti)系(xi)列不銹鋼(gang)(gang)就(jiu)是含有這些金相組織的不銹鋼(gang)(gang)。所以(yi)Fe-Cr系(xi)列不銹鋼(gang)(gang)一般(ban)不是馬(ma)氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)，就(jiu)是鐵(tie)素體(ti)不銹鋼(gang)(gang)。


  從圖1-8中可以看出，除了在一定(ding)濃(nong)度、溫度范(fan)(fan)圍形成。相(xiang)(xiang)外，在相(xiang)(xiang)當大的(de)(de)鉻(ge)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)范(fan)(fan)圍內形成α相(xiang)(xiang)（鐵素體(ti)）。仔(zi)細分析Fe-Cr相(xiang)(xiang)圖的(de)(de)左側部分，在鉻(ge)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)小于8％時，隨(sui)鉻(ge)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)增多，A4點降低(di)，A3點也(ye)降低(di)；鉻(ge)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)大于8％時，隨(sui)鉻(ge)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)增多，A3點升高，A4點降低(di)，從而(er)在鉻(ge)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)小于12.5％的(de)(de)范(fan)(fan)圍內形成封(feng)閉的(de)(de)γ圈。這(zhe)(zhe)表明，鉻(ge)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)大于12.5％的(de)(de)Fe-Cr合金，就(jiu)不再出現γ相(xiang)(xiang)。因而(er)，高鉻(ge)不銹鋼，如Cr17、Cr25、Cr28等，都是鐵素體(ti)不銹鋼，這(zhe)(zhe)些鋼從高溫到室溫都是體(ti)心立(li)方（bcc）點陣，即(ji)不論加熱和冷卻都不發生α→γ相(xiang)(xiang)變。



2. Fe-Cr-Ni-Mn 不(bu)銹鋼


  從冶金觀點來說，奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)組織(zhi)無論對鋼(gang)廠還是(shi)對加工制(zhi)造廠都是(shi)他們所希(xi)望和需(xu)要的(de)組織(zhi)結構。在不銹鋼(gang)中(zhong)，可以(yi)使用其他奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)形成元素(su)，如(ru)錳、氮(dan)、銅等來部分地代替鎳以(yi)保持(chi)其奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)組織(zhi)。在由于(yu)鎳的(de)供應(ying)短缺(que)的(de)情況下，這種200類型的(de)節鎳型鋼(gang)得到(dao)了(le)極(ji)大(da)的(de)發展。這類鋼(gang)在卡車、拖(tuo)車、汽車以(yi)及軌道(dao)交通等的(de)制(zhi)造中(zhong)得到(dao)大(da)量應(ying)用。


  Fe-Cr-Mn三(san)元(yuan)系中(zhong)，既(ji)有(you)縮小γ相(xiang)(xiang)(xiang)區的(de)(de)(de)元(yuan)素Cr，又有(you)擴(kuo)大γ相(xiang)(xiang)(xiang)區的(de)(de)(de)元(yuan)素Ni或Mn，在(zai)這(zhe)種情(qing)況下(xia)，不銹鋼的(de)(de)(de)組織就(jiu)要由給定成分的(de)(de)(de)合(he)金(jin)在(zai)Fe-Cr-Mn相(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)中(zhong)的(de)(de)(de)位置來確(que)定。例如，在(zai)Fe-Cr-Mn三(san)元(yuan)相(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)的(de)(de)(de)1000℃等溫(wen)截面(mian)上（圖(tu)1-9）可(ke)以看出，Mn擴(kuo)大γ相(xiang)(xiang)(xiang)區的(de)(de)(de)能力比Ni小，含(han)錳的(de)(de)(de)奧(ao)氏體溶解促(cu)成鐵素體的(de)(de)(de)元(yuan)素Cr的(de)(de)(de)量最多只有(you)14％。Cr17Mn13鋼的(de)(de)(de)成分示態點(dian)在(zai)γy+αα兩相(xiang)(xiang)(xiang)區；由于含(han)錳奧(ao)氏體有(you)足夠(gou)的(de)(de)(de)穩定性，在(zai)冷至室溫(wen)的(de)(de)(de)過程中(zhong)不發生(sheng)相(xiang)(xiang)(xiang)變，因而得到(dao)的(de)(de)(de)是奧(ao)氏體加(jia)鐵素體的(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)(xiang)組織。


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  在(zai)1955年(nian)，12Cr17Mn6Ni5N（201）型不銹鋼被AISI接(jie)納為(wei)標準(zhun)成分。12Cr18Mn9Ni5N（202）型也(ye)被采用。


  當把兩種選擇(ze)的(de)(de)(de)材料的(de)(de)(de)各(ge)種性能進行比較時(shi)，就(jiu)會發現(xian)200系(xi)(xi)列具(ju)有一些明顯的(de)(de)(de)優點。200系(xi)(xi)列合(he)金較高的(de)(de)(de)退(tui)火強(qiang)度對某些用(yong)途是非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)，而且在生產和加工中也會發現(xian)許(xu)多優點。除此(ci)之外(wai)，200系(xi)(xi)列不銹鋼的(de)(de)(de)價格也比300系(xi)(xi)列的(de)(de)(de)低。




3. Fe-Cr-Ni 不銹鋼


  Fe-Cr-Ni系(xi)列狀態圖如圖1-9所示。Ni是穩(wen)定奧氏體(ti)相（y）的元(yuan)素(su)，30％Ni將γ區(qu)擴大(da)至500～1450℃區(qu)間(jian)內(nei)。


  Fe-Cr-Ni三元(yuan)系中，既有縮小γ相區的(de)元(yuan)素(su)Cr，又有擴大(da)γ相區的(de)元(yuan)素(su)Ni或Mn，在這種情況下，不銹鋼的(de)組織就要(yao)由給定成(cheng)分的(de)合(he)金在Fe-Cr-Ni相圖(tu)中的(de)位置來(lai)確定。例(li)如，在Fe-Cr-Ni三元(yuan)相圖(tu)的(de)1100℃等溫(wen)截(jie)面上(shang)（圖(tu)1-10），Cr18Ni8的(de)成(cheng)分示態點在γ相區，于(yu)是，這種成(cheng)分的(de)鋼快冷至室溫(wen)后，即可得到單相奧氏(shi)體(ti)組織。