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、錳、銅等元素本身具有面心立方晶格結(jie)構，加(jia)入(ru)鋼中(zhong)使A3下(xia)降(jiang)、A4上升，擴大(da)γ相(xiang)區(qu)，并且穩定γ-Fe，使高溫(wen)面心立方晶格結(jie)構的奧氏體能夠(gou)穩定到室(shi)溫(wen)，沒(mei)有相(xiang)變產生(sheng)。但銅的作用(yong)比鎳、錳小得多，鎳、錳在一(yi)定溫(wen)度(du)范圍內可與γ-Fe無限互溶。



1. Fe-Cr 不銹鋼(gang)


  不(bu)銹鋼(gang)的(de)基本金相(xiang)組織可用Fe-Cr系(xi)列狀態(tai)圖表示，如圖1-8所(suo)示。在(zai)800～1200℃之間，在(zai)所(suo)謂的(de)γ環(huan)(huan)形圈內，是以(yi)(yi)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)（y）存(cun)在(zai)。γ相(xiang)急劇(ju)冷卻(que)時，則(ze)變態(tai)為馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)。在(zai)γ環(huan)(huan)形圈外側，從高溫(wen)到常溫(wen)以(yi)(yi)穩(wen)定(ding)的(de)鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)（α）存(cun)在(zai)。馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)系(xi)列不(bu)銹鋼(gang)、鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)系(xi)列不(bu)銹鋼(gang)就是含有這些金相(xiang)組織的(de)不(bu)銹鋼(gang)。所(suo)以(yi)(yi)Fe-Cr系(xi)列不(bu)銹鋼(gang)一(yi)般不(bu)是馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)，就是鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)。


  從圖1-8中可以看出，除(chu)了在(zai)一定濃度、溫(wen)度范(fan)圍(wei)形成(cheng)。相(xiang)(xiang)外，在(zai)相(xiang)(xiang)當大(da)(da)的鉻(ge)(ge)(ge)含(han)量(liang)(liang)范(fan)圍(wei)內(nei)形成(cheng)α相(xiang)(xiang)（鐵素體(ti)）。仔細分析Fe-Cr相(xiang)(xiang)圖的左側部分，在(zai)鉻(ge)(ge)(ge)含(han)量(liang)(liang)小于(yu)8％時，隨鉻(ge)(ge)(ge)量(liang)(liang)的增多，A4點(dian)(dian)降(jiang)低，A3點(dian)(dian)也降(jiang)低；鉻(ge)(ge)(ge)含(han)量(liang)(liang)大(da)(da)于(yu)8％時，隨鉻(ge)(ge)(ge)量(liang)(liang)的增多，A3點(dian)(dian)升高，A4點(dian)(dian)降(jiang)低，從而(er)在(zai)鉻(ge)(ge)(ge)含(han)量(liang)(liang)小于(yu)12.5％的范(fan)圍(wei)內(nei)形成(cheng)封閉的γ圈。這表(biao)明，鉻(ge)(ge)(ge)含(han)量(liang)(liang)大(da)(da)于(yu)12.5％的Fe-Cr合金(jin)，就(jiu)不(bu)再出現γ相(xiang)(xiang)。因而(er)，高鉻(ge)(ge)(ge)不(bu)銹鋼，如Cr17、Cr25、Cr28等，都是(shi)鐵素體(ti)不(bu)銹鋼，這些鋼從高溫(wen)到室溫(wen)都是(shi)體(ti)心立方（bcc）點(dian)(dian)陣(zhen)，即不(bu)論(lun)加(jia)熱和冷卻(que)都不(bu)發生α→γ相(xiang)(xiang)變。



2. Fe-Cr-Ni-Mn 不銹鋼


  從(cong)冶金觀點來說，奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)組織無論對(dui)鋼(gang)廠還(huan)是對(dui)加工(gong)制造廠都是他們所希望和需(xu)要(yao)的(de)組織結構。在不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)，可以使(shi)用(yong)其他奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)形(xing)成(cheng)元素，如(ru)錳(meng)、氮、銅(tong)等(deng)來部分地(di)代(dai)替鎳以保(bao)持其奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)組織。在由于鎳的(de)供(gong)應(ying)(ying)短缺的(de)情況下，這種200類(lei)型的(de)節鎳型鋼(gang)得(de)到了極大的(de)發展。這類(lei)鋼(gang)在卡車、拖車、汽車以及軌道交通等(deng)的(de)制造中(zhong)得(de)到大量(liang)應(ying)(ying)用(yong)。


  Fe-Cr-Mn三元(yuan)系(xi)中，既有(you)(you)縮小γ相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)素Cr，又有(you)(you)擴大(da)γ相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)素Ni或(huo)Mn，在這種(zhong)情(qing)況下，不銹鋼的(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)織(zhi)就要由(you)給定(ding)成(cheng)分的(de)(de)(de)(de)(de)合金在Fe-Cr-Mn相(xiang)(xiang)(xiang)圖中的(de)(de)(de)(de)(de)位置(zhi)來確定(ding)。例(li)如，在Fe-Cr-Mn三元(yuan)相(xiang)(xiang)(xiang)圖的(de)(de)(de)(de)(de)1000℃等溫截(jie)面(mian)上（圖1-9）可以看出，Mn擴大(da)γ相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)能力比Ni小，含(han)錳(meng)的(de)(de)(de)(de)(de)奧氏體(ti)(ti)(ti)溶(rong)解促成(cheng)鐵素體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)素Cr的(de)(de)(de)(de)(de)量最多只有(you)(you)14％。Cr17Mn13鋼的(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)分示態點(dian)在γy+αα兩相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)；由(you)于含(han)錳(meng)奧氏體(ti)(ti)(ti)有(you)(you)足夠的(de)(de)(de)(de)(de)穩定(ding)性，在冷至室溫的(de)(de)(de)(de)(de)過程中不發生(sheng)相(xiang)(xiang)(xiang)變，因而得到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)是奧氏體(ti)(ti)(ti)加鐵素體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)(xiang)組(zu)織(zhi)。


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  在1955年，12Cr17Mn6Ni5N（201）型(xing)不銹鋼被(bei)AISI接納為標準成分。12Cr18Mn9Ni5N（202）型(xing)也被(bei)采用(yong)。


  當把(ba)兩(liang)種選(xuan)擇的(de)(de)(de)材(cai)料的(de)(de)(de)各種性能(neng)進行比較時，就(jiu)會發現200系(xi)列(lie)具有一些(xie)明顯(xian)的(de)(de)(de)優點(dian)。200系(xi)列(lie)合金較高(gao)的(de)(de)(de)退火強度(du)對某些(xie)用途是非常重要的(de)(de)(de)，而且在(zai)生產和加(jia)工中也會發現許多優點(dian)。除此之(zhi)外，200系(xi)列(lie)不銹鋼的(de)(de)(de)價(jia)格也比300系(xi)列(lie)的(de)(de)(de)低。




3. Fe-Cr-Ni 不銹鋼


  Fe-Cr-Ni系列(lie)狀態(tai)圖如圖1-9所示。Ni是穩定(ding)奧氏體相（y）的元(yuan)素，30％Ni將γ區擴大至500～1450℃區間內(nei)。


  Fe-Cr-Ni三(san)元(yuan)系中，既(ji)有縮小γ相(xiang)區的(de)元(yuan)素(su)Cr，又(you)有擴(kuo)大γ相(xiang)區的(de)元(yuan)素(su)Ni或Mn，在這(zhe)種情況(kuang)下，不銹鋼的(de)組織就(jiu)要由給定成(cheng)分的(de)合金(jin)在Fe-Cr-Ni相(xiang)圖中的(de)位(wei)置來確定。例如，在Fe-Cr-Ni三(san)元(yuan)相(xiang)圖的(de)1100℃等溫截(jie)面上（圖1-10），Cr18Ni8的(de)成(cheng)分示態(tai)點(dian)在γ相(xiang)區，于是，這(zhe)種成(cheng)分的(de)鋼快冷至室溫后(hou)，即可得到單(dan)相(xiang)奧氏體組織。