在一定溫度條件下,不銹鋼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(hua)合物及合金(jin)元素的(de)作用


  不銹鋼中常見的碳、氮化合(he)物(wu)和金屬間化合(he)物(wu)及(ji)合(he)金元素的作(zuo)用見表(biao)2.1。


表 1.jpg


二(er)、碳、氮化合(he)(he)物和金屬(shu)間化合(he)(he)物對不銹鋼性能的影響


 ①. 碳(tan)化(hua)物


  a. 鉻(ge)碳化物 


    常(chang)見的(de)(de)是 (或    為、Cr、Mo等元素)。幾乎存在于所有(you)各(ge)類(lei)不銹鋼中(zhong)。隨碳量增加/降低,鋼中(zhong)鉻(ge)(ge)碳化物(wu)析(xi)出增多/減少(shao)。中(zhong)富鉻(ge)(ge)且多分(fen)布(bu)在晶界上(shang),因而(er)它的(de)(de)析(xi)出常(chang)常(chang)導致其周圍鉻(ge)(ge)貧化而(er)引(yin)起不銹鋼的(de)(de)晶間腐(fu)蝕。


  b. 鈦(tai)和鈮(ni)的碳化(hua)物 


    常見的(de)(de)是TiC和NbC。鋼(gang)(gang)中(zhong)加入(ru)鈦、鈮與鋼(gang)(gang)中(zhong)碳(tan)作用便可形(xing)成(cheng)TiC、NbC。由于它們與碳(tan)的(de)(de)親和力遠遠大于鉻(ge),因此TiC、NbC的(de)(de)優先形(xing)成(cheng)可防(fang)止形(xing)成(cheng)所引(yin)起的(de)(de)晶間腐蝕。TiC和NbC可提高(gao)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)室(shi)溫(wen)和高(gao)溫(wen)強(qiang)度,但(dan)對鐵素體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)韌性不利(li)。


 ②. 氮化物 


   主要(yao)出現在(zai)(zai)含(han)(han)氮(dan)的(de)奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)和(he)雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)(zhong)。常見的(de)有和(he)  僅(jin)當鋼(gang)中(zhong)(zhong)含(han)(han)氮(dan)量較高時才會出現。沿晶(jing)(jing)界析出也會引(yin)(yin)起鉻(ge)貧(pin)化而提高含(han)(han)氮(dan)不(bu)銹鋼(gang)的(de)晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕敏感(gan)性(xing)。在(zai)(zai)雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)(zhong),和(he) 在(zai)(zai)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)基體(ti)(ti)上和(he)晶(jing)(jing)界形成,還可引(yin)(yin)起脆性(xing)。在(zai)(zai)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)易析出也表明了氮(dan)在(zai)(zai)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)低溶(rong)解度和(he)高擴散(san)速率的(de)特點。


 ③. 金屬間化合(he)物


  a’相 


    富鉻的FeCr金屬間化合(he)物,其(qi)含(han)鉻量(liang)可高(gao)達61%~83%,而含(han)鐵量(liang)僅37.0%~17.5%。在鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)中含(han)鉻量(liang)>15%便可產生α'。由于(yu)它既硬又脆且富鉻,因此既引起不(bu)(bu)銹鋼(gang)塑、韌(ren)性顯著下降(jiang),而且耐蝕性也惡化,α'主要存在于(yu)鐵素體(ti)和F+A雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)中。


 σ 相 


    富鉻(ge)的(de)FeCr(Mo)金屬(shu)間(jian)化合(he)物。鋼(gang)中(zhong)鉻(ge)(鉬)量對σ相的(de)形成(cheng)起(qi)主要作用。σ相也(ye)(ye)是既硬又脆(cui)且富鉻(ge)的(de)金屬(shu)間(jian)化合(he)物,其周圍常常是貧鉻(ge)區。因此(ci),σ相在使鋼(gang)塑、韌性下(xia)(xia)降產生嚴重脆(cui)化的(de)同時,也(ye)(ye)會導(dao)致(zhi)不銹鋼(gang)的(de)耐(nai)蝕性下(xia)(xia)降。


 χ相 


    既富(fu)鉻(ge)又富(fu)鉬(mu)的FeCrMo金屬間化(hua)合物,它(ta)的化(hua)學式(shi)為Fe36Cr12 Mo10和(he)。此(ci)化(hua)合物常出現(xian)在富(fu)鉻(ge)、鉬(mu)的鐵素體,奧氏(shi)體和(he)F+A 雙相(xiang)(xiang)不銹鋼中,它(ta)對不銹鋼性(xing)能的影響基(ji)本與σ相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)同。


 γ'相(xiang) 


    主要存(cun)在于(yu)含有(you)(you)Al、Ti、Nb的(de)(de)(de)沉淀硬化(hua)不銹鋼(gang)(gang)和(he)一(yi)些要求耐熱高強度(du)的(de)(de)(de)奧氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)中(zhong),它們的(de)(de)(de)化(hua)學式有(you)(you)Ni3Al、Ni3Ti、等。γ'較硬,主要在晶內彌散(san)析出從而可提高鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)室溫和(he)中(zhong)溫強度(du),但并(bing)沒有(you)(you)σ 相等的(de)(de)(de)破壞性脆(cui)化(hua)。


 β相(xiang) 


    主要(yao)存在于(yu)含有Al、Ti的(de)沉淀硬化不銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong),在晶(jing)內(nei)彌散(san)析(xi)出,提高不銹(xiu)(xiu)鋼的(de)室溫和高溫強(qiang)度。


 η相(xiang)(Laves)


    存在(zai)于(yu)含有Ti、Nb、Mo的不(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong),它(ta)們的化學式為、和(he)等,在(zai)晶內(nei)析出,由(you)于(yu)它(ta)硬而(er)(er)脆,因而(er)(er)對不(bu)銹鋼(gang)(gang)的塑、韌性有害。


 ε相 


    是一(yi)種(zhong)富(fu)銅(tong)金屬間相,它可存在(zai)于含有較高銅(tong)量的所有類型不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)。它在(zai)沉淀硬化(hua)不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)晶內(nei)彌散析出后,可提高鋼(gang)的室溫和(he)中(zhong)溫強度;而在(zai)馬氏體、鐵素(su)體和(he)奧氏體等不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong),富(fu)銅(tong)的ε相還可使鋼(gang)的表(biao)面具有抗菌性。




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