廣泛使用的不銹鋼仍然是高鉻鋼，因此首先分析Fe-Cr二元平衡圖，然后討論碳對Fe-Cr相圖的影響。圖2.12為Fe-Cr二元平衡圖。Fe和Cr的(de)原(yuan)子半徑(jing)尺(chi)寸相(xiang)近（表(biao)2.1），Cr加(jia)入(ru)Fe中后(hou)可(ke)以(yi)與(yu)α-Fe無限互溶。約在12％Cr和1000℃時封閉(bi)y區，以(yi)后(hou)是α＋γ兩相(xiang)區，當(dang)鉻含量超過14％后(hou)，將得到α固溶體。需(xu)要指出，γ區和α＋y區邊界(jie)的(de)測定結果與(yu)所用原(yuan)料的(de)純度有關，早期使用的(de)原(yuan)料不可(ke)能很純，所含碳及氮較(jiao)高(gao)。圖2.12的(de)y區和α＋γ雙相(xiang)區邊界(jie)數(shu)據來自于文獻。
由圖2.27 Fe-Cr-C在700℃時的平(ping)衡圖可以看出，隨(sui)Cr／C的增加，鋼中先后(hou)生成（Fe，Cr）3C、（Fe，Cr），C3和(he)（Fe，Cr）23C6。鉻是縮小Fe-C合金(jin)γ相區(qu)的元(yuan)素，圖2.34可以顯示鉻縮小y相區(qu)的趨(qu)勢，當鉻含量為(wei)(wei)20％時，γ相區(qu)縮小為(wei)(wei)一(yi)點。
碳(tan)能擴大Fe-Cr平衡(heng)圖的(de)γ相區(qu)(qu)，但其溶(rong)解度極限卻隨鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)(han)量(liang)的(de)提高(gao)而(er)減(jian)少。圖9.6表明，在碳(tan)含(han)(han)(han)量(liang)為(wei)0.6％的(de)Fe-Cr-C合金(jin)中，鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)(han)量(liang)達18％時(shi)(shi)(shi)(shi)高(gao)溫下仍為(wei)單一(yi)的(de)y相；鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)(han)量(liang)范圍在18％～27％時(shi)(shi)(shi)(shi)，鋼(gang)在高(gao)溫時(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)組織(zhi)為(wei)a＋y相；鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)(han)量(liang)高(gao)于27％時(shi)(shi)(shi)(shi)，鋼(gang)的(de)組織(zhi)將成(cheng)為(wei)單一(yi)的(de)α相，不可(ke)能產生馬(ma)氏體相變。碳(tan)含(han)(han)(han)量(liang)為(wei)0.6％和(he)鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)(han)量(liang)為(wei)18％時(shi)(shi)(shi)(shi)，單一(yi)的(de)γ相區(qu)(qu)最(zui)寬(kuan)，如果(guo)繼續提高(gao)碳(tan)含(han)(han)(han)量(liang)，將生成(cheng)碳(tan)化物相。
不銹鋼(gang)(gang)的(de)鉻(ge)含量(liang)(liang)一(yi)般在12％以上，在Fe-Cr-C合金中(zhong)，馬氏(shi)體鋼(gang)(gang)鉻(ge)含量(liang)(liang)為12％～18％，鐵素體鋼(gang)(gang)鉻(ge)含量(liang)(liang)為15％～30％，這兩類(lei)鋼(gang)(gang)的(de)鉻(ge)含量(liang)(liang)有(you)重(zhong)復的(de)區域（15％～18％），至于屬于哪一(yi)類(lei)，取決于其碳含量(liang)(liang)。
含鉻的奧氏體(ti)（y相(xiang)）不穩定，只存(cun)在于高溫區，緩冷時(shi)轉變為鐵素體(ti)（α相(xiang)），急冷時(shi)可以轉變為馬氏體(ti)；加入碳之后，可以擴大(da)y相(xiang)區；速冷后，可以獲得部分(fen)殘余奧氏體(ti)，但高碳的奧氏體(ti)在冷卻過程中(zhong)易于析(xi)出碳化鉻而降(jiang)低(di)基體(ti)中(zhong)的鉻含量，降(jiang)低(di)了(le)鋼(gang)的耐蝕性。
為了能(neng)在室溫獲得穩定的奧氏體，可在Fe-C中加(jia)入鎳和(he)錳，兩者都是(shi)擴(kuo)大γ相區(qu)的元素。圖(tu)2.5、圖(tu)2.7分別為Fe-Mn和(he)Fe-Ni的平衡圖(tu)，Fe-Mn和(he)Fe-Ni均可生成無限互溶的γ相區(qu)。
圖(tu)9.7為(wei)Fe-Cr-Ni三元系在高溫的(de)相圖(tu)，可(ke)以看出，由于鎳的(de)存在，在1100℃下(xia)，y相區擴展到較高的(de)鉻含量，這種高溫穩定的(de)γ相急(ji)冷(leng)到室溫，形成如圖(tu)9.8所示(shi)的(de)室溫下(xia)的(de)各(ge)種亞穩相及穩定相。
雖然錳和鎳一樣可以擴展和穩定y相，但在奧氏體不銹鋼中用錳完全代替鎳是有困難的。根據Fe-Cr-Mn三元相圖（圖9.9及圖9.10），當鉻含量大于15％時，錳含量的增加并不能避免α相的出現。為了節約鎳，在18Cr-8Ni 奧氏體不銹鋼中，可以用8％Mn代替其中的4％Ni。圖9.11為Fe-Cr-Ni-Mn相圖，可以看出，在Cr-Mn鋼中加入少量的氮可使獲得奧氏體組織所需的鎳含量大大減少。圖9.12也表明，在含18.5％Cr的鋼中，加入少量的氮可以顯著減少為獲得奧氏體所需的鎳含量。
合金元素(su)對(dui)不銹鋼組織的影響基本上(shang)可(ke)以分為兩大(da)類(lei)：一類(lei)是擴(kuo)大(da)奧氏(shi)體區(qu)或穩定(ding)奧氏(shi)體的元素(su)，它們是碳(tan)、氮(dan)、鎳、錳、銅(tong)等(deng)；另一類(lei)是封閉(bi)或縮小奧氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)區形成(cheng)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)，它們是鉻(ge)、硅、鈦、鈮(ni)、鉬等。當這兩(liang)類(lei)作(zuo)用(yong)(yong)不同的(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)同時存(cun)在于不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中時，不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)織(zhi)就取決于它們互相(xiang)作(zuo)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)結果。如(ru)形成(cheng)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)在鋼(gang)(gang)中占優勢(shi)，鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)基體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)就是鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)；如(ru)穩(wen)定奧氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)在鋼(gang)(gang)中占優勢(shi)，鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)基體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)則為(wei)奧氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)；如(ru)穩(wen)定奧氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)程度還不足以使鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)轉變點（M3）降至(zhi)室溫(wen)以下，自高溫(wen)冷卻(que)(que)的(de)(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)在高于室溫(wen)即轉變為(wei)馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)，這樣鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)基體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)就是馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)。為(wei)了簡便起見(jian)，可把鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)形成(cheng)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)折合(he)成(cheng)鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)，把奧氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)形成(cheng)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)折合(he)成(cheng)鎳(nie)的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)，而(er)制成(cheng)鉻(ge)當量［Cr］。和(he)鎳(nie)當量［Ni］eq圖(tu)，以表明(ming)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)實際成(cheng)分和(he)所得(de)到的(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)織(zhi)狀態，見(jian)圖(tu)9.13。該圖(tu)適(shi)用(yong)(yong)于從高溫(wen)快(kuai)速冷卻(que)(que)的(de)(de)(de)(de)(de)Cr-Ni系不銹(xiu)鋼(gang)(gang)，因(yin)而(er)可以用(yong)(yong)來(lai)確定焊縫冷卻(que)(que)后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)織(zhi)。其中：
圖9.13雖不能十分(fen)確切地確定(ding)不銹鋼中的(de)組(zu)織，但(dan)仍可以幫助了解穩定(ding)奧氏體(ti)元(yuan)素(su)(su)和鐵素(su)(su)體(ti)形成元(yuan)素(su)(su)對不銹鋼中組(zu)織的(de)相對影響，粗略地分(fen)析一(yi)些具有(you)復雜化學成分(fen)的(de)不銹鋼組(zu)織。
圖9.14是從大量Cr-Ni奧氏體不銹鋼(gang)的試(shi)驗數據中整理得(de)到的，適用于1150℃熱加工后(hou)冷卻狀態的不銹鋼(gang)組(zu)織。該圖考(kao)慮了(le)元素間的交互作用：
