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、不銹鋼中常見的化合物(wu)及合金元素的作用


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


表 1.jpg


二、碳、氮化(hua)合(he)物(wu)和金屬(shu)間化(hua)合(he)物(wu)對不銹(xiu)鋼性能(neng)的影響


 ①. 碳化(hua)物


  a. 鉻碳化物(wu) 


    常(chang)見(jian)的(de)是 (或    為、Cr、Mo等元素(su))。幾乎存在(zai)于所有各類不(bu)銹鋼中(zhong)。隨碳量增加/降低,鋼中(zhong)鉻碳化物析出(chu)增多/減(jian)少。中(zhong)富鉻且多分布(bu)在(zai)晶界(jie)上,因而它的(de)析出(chu)常(chang)常(chang)導致其周圍鉻貧化而引(yin)起(qi)不(bu)銹鋼的(de)晶間腐蝕。


  b. 鈦和鈮的碳化物 


    常見的是TiC和NbC。鋼中(zhong)加入鈦、鈮(ni)與(yu)鋼中(zhong)碳作用便可(ke)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)TiC、NbC。由(you)于它們與(yu)碳的親和力遠遠大于鉻,因此TiC、NbC的優先形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)可(ke)防止形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)所引起(qi)的晶(jing)間腐蝕(shi)。TiC和NbC可(ke)提高不(bu)銹鋼的室溫(wen)和高溫(wen)強度,但(dan)對鐵素體不(bu)銹鋼的韌(ren)性(xing)不(bu)利。


 ②. 氮化(hua)物(wu) 


   主要(yao)出(chu)現在(zai)含氮(dan)的(de)(de)奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)。常(chang)見的(de)(de)有和  僅(jin)當(dang)鋼(gang)中(zhong)含氮(dan)量較高(gao)時才會出(chu)現。沿晶界(jie)析(xi)出(chu)也會引(yin)起鉻貧化而提高(gao)含氮(dan)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)晶間腐(fu)蝕敏感性。在(zai)雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong),和 在(zai)鐵(tie)素體(ti)基體(ti)上和晶界(jie)形成,還可引(yin)起脆性。在(zai)鐵(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)易析(xi)出(chu)也表明(ming)了氮(dan)在(zai)鐵(tie)素體(ti)中(zhong)的(de)(de)低溶解度和高(gao)擴散速率(lv)的(de)(de)特點(dian)。


 ③. 金屬間(jian)化(hua)合物


  a’相 


    富(fu)(fu)鉻(ge)的FeCr金屬間化(hua)合(he)物,其含(han)鉻(ge)量(liang)可(ke)高(gao)達61%~83%,而含(han)鐵(tie)量(liang)僅(jin)37.0%~17.5%。在鐵(tie)素體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)含(han)鉻(ge)量(liang)>15%便(bian)可(ke)產(chan)生α'。由于(yu)它既(ji)硬又脆且富(fu)(fu)鉻(ge),因此既(ji)引起不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)塑、韌性(xing)顯著下降,而且耐(nai)蝕性(xing)也惡(e)化(hua),α'主要存(cun)在于(yu)鐵(tie)素體和F+A雙相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)。


 σ 相 


    富鉻(ge)的(de)FeCr(Mo)金屬間(jian)化合(he)(he)物(wu)。鋼中鉻(ge)(鉬)量對(dui)σ相(xiang)(xiang)的(de)形成起主(zhu)要(yao)作用(yong)。σ相(xiang)(xiang)也是既(ji)硬又脆且富鉻(ge)的(de)金屬間(jian)化合(he)(he)物(wu),其(qi)周圍常常是貧(pin)鉻(ge)區。因(yin)此(ci),σ相(xiang)(xiang)在使鋼塑(su)、韌(ren)性下降產(chan)生嚴重(zhong)脆化的(de)同時(shi),也會導(dao)致不(bu)銹(xiu)鋼的(de)耐蝕性下降。


 χ相 


    既富鉻又(you)富鉬(mu)的FeCrMo金屬間化合(he)物,它(ta)(ta)的化學式為Fe36Cr12 Mo10和。此化合(he)物常(chang)出現(xian)在富鉻、鉬(mu)的鐵素體,奧氏體和F+A 雙相(xiang)不銹鋼中,它(ta)(ta)對不銹鋼性(xing)能的影響基本與σ相(xiang)相(xiang)同。


 γ'相(xiang) 


    主要(yao)存在(zai)于含(han)有(you)Al、Ti、Nb的(de)沉淀硬(ying)化不銹鋼和一些要(yao)求耐(nai)熱高(gao)(gao)強(qiang)度的(de)奧氏體(ti)不銹鋼中,它(ta)們的(de)化學式有(you)Ni3Al、Ni3Ti、等。γ'較硬(ying),主要(yao)在(zai)晶(jing)內彌(mi)散析出(chu)從而(er)可提高(gao)(gao)鋼的(de)室溫和中溫強(qiang)度,但并(bing)沒有(you)σ 相(xiang)等的(de)破(po)壞(huai)性脆化。


 β相 


    主要存在(zai)于含(han)有Al、Ti的(de)沉淀(dian)硬化不銹鋼中,在(zai)晶(jing)內彌散析出,提高(gao)不銹鋼的(de)室(shi)溫和高(gao)溫強度。


 η相(Laves)


    存在于含有(you)Ti、Nb、Mo的不銹鋼中,它們的化學(xue)式為、和等,在晶(jing)內析出,由于它硬而脆(cui),因而對不銹鋼的塑、韌性(xing)有(you)害。


 ε相 


    是一(yi)種富(fu)銅(tong)金屬間(jian)相(xiang),它(ta)可存在于含有(you)較高(gao)銅(tong)量的所有(you)類(lei)型不銹鋼(gang)中。它(ta)在沉淀硬(ying)化不銹鋼(gang)中晶內彌(mi)散析出(chu)后,可提高(gao)鋼(gang)的室(shi)溫和中溫強(qiang)度;而在馬氏體、鐵素體和奧氏體等不銹鋼(gang)中,富(fu)銅(tong)的ε相(xiang)還可使鋼(gang)的表面具有(you)抗菌(jun)性。




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