在一定溫度條件下,不銹鋼(gang)中的合金元素不僅決定鋼的基體組織,而且在冷、熱加工,熱處理,焊接以及在使用過程中,各元素間相互作用還會在不銹鋼基體上析出碳化物、氮化物和各種金屬間化合物。它們的存在對不銹鋼的性能也有重要影響。



一、不銹鋼中常見的(de)化合(he)物及合(he)金元素的(de)作用


  不銹(xiu)鋼中常見的碳、氮化合(he)物(wu)和金(jin)(jin)屬間(jian)化合(he)物(wu)及合(he)金(jin)(jin)元素的作用(yong)見表2.1。


表 1.jpg


二(er)、碳、氮(dan)化(hua)合(he)物和金屬(shu)間化(hua)合(he)物對不銹鋼性能的(de)影響


 ①. 碳化(hua)物(wu)


  a. 鉻碳化物(wu) 


    常(chang)見(jian)的是(shi) (或    為(wei)、Cr、Mo等元素)。幾乎存在于(yu)所有(you)各(ge)類不銹鋼(gang)中(zhong)。隨碳(tan)量增加/降低(di),鋼(gang)中(zhong)鉻碳(tan)化物析出增多/減(jian)少(shao)。中(zhong)富(fu)鉻且(qie)多分布在晶界上,因而(er)它的析出常(chang)常(chang)導致(zhi)其周圍鉻貧化而(er)引起(qi)不銹鋼(gang)的晶間腐蝕。


  b. 鈦和鈮的碳(tan)化(hua)物 


    常見(jian)的(de)(de)是(shi)TiC和(he)(he)NbC。鋼中(zhong)加入鈦、鈮與(yu)(yu)鋼中(zhong)碳作用便可形(xing)(xing)成TiC、NbC。由于它們與(yu)(yu)碳的(de)(de)親和(he)(he)力遠遠大于鉻,因此(ci)TiC、NbC的(de)(de)優先(xian)形(xing)(xing)成可防止(zhi)形(xing)(xing)成所引起(qi)的(de)(de)晶間腐蝕。TiC和(he)(he)NbC可提高不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)室溫和(he)(he)高溫強度(du),但對鐵(tie)素體不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)韌性(xing)不(bu)(bu)利。


 ②. 氮化物 


   主要出(chu)現在含氮的(de)(de)奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼和(he)(he)雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)(zhong)。常見(jian)的(de)(de)有和(he)(he)  僅當鋼中(zhong)(zhong)含氮量較高時才會(hui)出(chu)現。沿晶(jing)界析出(chu)也會(hui)引起(qi)鉻貧化而提高含氮不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)晶(jing)間(jian)腐蝕敏感性(xing)。在雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)(zhong),和(he)(he) 在鐵(tie)素(su)體基體上和(he)(he)晶(jing)界形(xing)成(cheng),還可引起(qi)脆性(xing)。在鐵(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)易析出(chu)也表(biao)明(ming)了氮在鐵(tie)素(su)體中(zhong)(zhong)的(de)(de)低溶解度和(he)(he)高擴散速率的(de)(de)特點。


 ③. 金(jin)屬間化(hua)合(he)物


  a’相(xiang) 


    富鉻(ge)的(de)FeCr金(jin)屬間化(hua)合物,其(qi)含鉻(ge)量(liang)可高達61%~83%,而含鐵(tie)量(liang)僅(jin)37.0%~17.5%。在(zai)(zai)鐵(tie)素體不銹鋼(gang)中含鉻(ge)量(liang)>15%便可產生α'。由于(yu)它既硬又脆且富鉻(ge),因此既引起不銹鋼(gang)塑(su)、韌(ren)性顯著下(xia)降,而且耐蝕性也(ye)惡(e)化(hua),α'主要存在(zai)(zai)于(yu)鐵(tie)素體和F+A雙相不銹鋼(gang)中。


 σ 相 


    富鉻(ge)(ge)的FeCr(Mo)金屬間(jian)化合物(wu)。鋼中鉻(ge)(ge)(鉬)量對σ相(xiang)的形(xing)成起主要作用。σ相(xiang)也是(shi)(shi)既硬又脆(cui)且富鉻(ge)(ge)的金屬間(jian)化合物(wu),其周(zhou)圍(wei)常常是(shi)(shi)貧鉻(ge)(ge)區。因此,σ相(xiang)在(zai)使(shi)鋼塑、韌性下降(jiang)產(chan)生嚴重(zhong)脆(cui)化的同時(shi),也會導致不(bu)銹鋼的耐蝕(shi)性下降(jiang)。


 χ相 


    既(ji)富鉻又富鉬(mu)(mu)的FeCrMo金屬間化(hua)(hua)合物,它的化(hua)(hua)學式為Fe36Cr12 Mo10和。此化(hua)(hua)合物常(chang)出現(xian)在富鉻、鉬(mu)(mu)的鐵素體(ti),奧氏體(ti)和F+A 雙相不銹鋼中,它對(dui)不銹鋼性能的影響(xiang)基本與(yu)σ相相同。


 γ'相(xiang) 


    主要存在于(yu)含有(you)(you)Al、Ti、Nb的(de)沉淀硬化(hua)不銹(xiu)鋼和一些要求耐(nai)熱高強(qiang)度(du)的(de)奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼中,它們的(de)化(hua)學式有(you)(you)Ni3Al、Ni3Ti、等。γ'較(jiao)硬,主要在晶內彌散析出從而可提高鋼的(de)室溫和中溫強(qiang)度(du),但并沒有(you)(you)σ 相等的(de)破(po)壞性(xing)脆化(hua)。


 β相 


    主要(yao)存(cun)在(zai)于含有Al、Ti的沉(chen)淀硬(ying)化不銹鋼(gang)中,在(zai)晶內彌散析(xi)出,提(ti)高不銹鋼(gang)的室(shi)溫(wen)和(he)高溫(wen)強度。


 η相(Laves)


    存在于(yu)含有(you)Ti、Nb、Mo的(de)不銹鋼中,它(ta)們的(de)化學(xue)式為、和(he)等,在晶內析出(chu),由于(yu)它(ta)硬而(er)脆,因而(er)對不銹鋼的(de)塑、韌性有(you)害。


 ε相 


    是(shi)一種富銅金屬間相(xiang)(xiang),它(ta)可存(cun)在(zai)于含有較(jiao)高(gao)銅量的(de)(de)所(suo)有類(lei)型不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)。它(ta)在(zai)沉淀(dian)硬(ying)化不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)晶內彌散析出后,可提高(gao)鋼(gang)(gang)的(de)(de)室溫(wen)和(he)(he)中(zhong)溫(wen)強(qiang)度;而在(zai)馬氏體、鐵(tie)素體和(he)(he)奧氏體等不銹鋼(gang)(gang)中(zhong),富銅的(de)(de)ε相(xiang)(xiang)還(huan)可使鋼(gang)(gang)的(de)(de)表面具(ju)有抗菌性(xing)。




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