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的原子半徑尺(chi)寸相近（表2.1），Cr加入Fe中后(hou)可以與α-Fe無限互溶。約在12％Cr和1000℃時封(feng)閉(bi)y區(qu)，以后(hou)是α＋γ兩相區(qu)，當(dang)鉻含量超過14％后(hou)，將(jiang)得到α固(gu)溶體。需要(yao)指出，γ區(qu)和α＋y區(qu)邊(bian)界的測定結果(guo)與所用原料的純(chun)度有關，早期使用的原料不(bu)可能很純(chun)，所含碳及氮較高。圖2.12的y區(qu)和α＋γ雙相區(qu)邊(bian)界數據來自于文獻。
由圖(tu)2.27 Fe-Cr-C在700℃時的平(ping)衡圖(tu)可(ke)以(yi)看出(chu)，隨(sui)Cr／C的增(zeng)加，鋼中先后生成（Fe，Cr）3C、（Fe，Cr），C3和（Fe，Cr）23C6。鉻是縮小Fe-C合金γ相區的元素，圖(tu)2.34可(ke)以(yi)顯示(shi)鉻縮小y相區的趨勢，當鉻含量為20％時，γ相區縮小為一點。
碳(tan)(tan)(tan)能(neng)擴大Fe-Cr平衡圖(tu)的(de)(de)(de)(de)γ相區(qu)，但其(qi)溶解度極限卻隨鉻(ge)(ge)含(han)(han)量的(de)(de)(de)(de)提高(gao)(gao)而減少。圖(tu)9.6表明，在(zai)碳(tan)(tan)(tan)含(han)(han)量為(wei)(wei)(wei)0.6％的(de)(de)(de)(de)Fe-Cr-C合(he)金中，鉻(ge)(ge)含(han)(han)量達18％時(shi)高(gao)(gao)溫(wen)下仍為(wei)(wei)(wei)單(dan)一的(de)(de)(de)(de)y相；鉻(ge)(ge)含(han)(han)量范圍在(zai)18％～27％時(shi)，鋼在(zai)高(gao)(gao)溫(wen)時(shi)的(de)(de)(de)(de)組織(zhi)為(wei)(wei)(wei)a＋y相；鉻(ge)(ge)含(han)(han)量高(gao)(gao)于27％時(shi)，鋼的(de)(de)(de)(de)組織(zhi)將(jiang)成為(wei)(wei)(wei)單(dan)一的(de)(de)(de)(de)α相，不可能(neng)產(chan)生馬氏體相變。碳(tan)(tan)(tan)含(han)(han)量為(wei)(wei)(wei)0.6％和鉻(ge)(ge)含(han)(han)量為(wei)(wei)(wei)18％時(shi)，單(dan)一的(de)(de)(de)(de)γ相區(qu)最(zui)寬(kuan)，如果繼續提高(gao)(gao)碳(tan)(tan)(tan)含(han)(han)量，將(jiang)生成碳(tan)(tan)(tan)化物相。
不銹(xiu)鋼(gang)的鉻(ge)含(han)量一般在(zai)12％以上，在(zai)Fe-Cr-C合(he)金(jin)中，馬氏體(ti)鋼(gang)鉻(ge)含(han)量為(wei)12％～18％，鐵(tie)素(su)體(ti)鋼(gang)鉻(ge)含(han)量為(wei)15％～30％，這(zhe)兩類鋼(gang)的鉻(ge)含(han)量有(you)重復(fu)的區域（15％～18％），至于屬(shu)于哪一類，取決(jue)于其碳(tan)含(han)量。
含鉻(ge)的(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)（y相）不穩定，只(zhi)存在于(yu)高溫區，緩冷時(shi)轉變為鐵素體(ti)（α相），急冷時(shi)可以轉變為馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)；加入碳(tan)之后，可以擴大y相區；速冷后，可以獲得部分殘余奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)，但高碳(tan)的(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)在冷卻過程中易于(yu)析出(chu)碳(tan)化鉻(ge)而降低(di)基體(ti)中的(de)鉻(ge)含量，降低(di)了鋼的(de)耐蝕性。
為(wei)了(le)能在室溫獲得穩定的奧(ao)氏體，可在Fe-C中加入鎳和錳，兩者(zhe)都是(shi)擴(kuo)大γ相區(qu)的元素。圖2.5、圖2.7分(fen)別為(wei)Fe-Mn和Fe-Ni的平衡(heng)圖，Fe-Mn和Fe-Ni均可生成(cheng)無限(xian)互溶(rong)的γ相區(qu)。
圖9.7為Fe-Cr-Ni三元系在高(gao)溫(wen)的(de)相圖，可以看出，由于鎳的(de)存在，在1100℃下，y相區擴展到較高(gao)的(de)鉻含量，這種高(gao)溫(wen)穩定(ding)的(de)γ相急冷到室(shi)溫(wen)，形成如圖9.8所示的(de)室(shi)溫(wen)下的(de)各(ge)種亞穩相及穩定(ding)相。
雖然錳和鎳一樣可以擴展和穩定y相，但在奧氏體不(bu)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(he)金(jin)元素(su)對不銹鋼組織的(de)影響基本上可以分為兩大(da)類：一(yi)類是擴大(da)奧氏(shi)體區(qu)或穩定奧氏(shi)體的(de)元素(su)，它們是碳、氮(dan)、鎳、錳、銅等；另(ling)一(yi)類是封(feng)閉或縮小奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)區形(xing)成(cheng)(cheng)鐵素(su)(su)體(ti)的(de)元(yuan)素(su)(su)，它們(men)是鉻(ge)、硅、鈦、鈮、鉬等。當這兩(liang)類作(zuo)用(yong)不同(tong)的(de)元(yuan)素(su)(su)同(tong)時(shi)(shi)存在(zai)于(yu)不銹鋼(gang)(gang)中時(shi)(shi)，不銹鋼(gang)(gang)的(de)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)就取決于(yu)它們(men)互相作(zuo)用(yong)的(de)結果。如形(xing)成(cheng)(cheng)鐵素(su)(su)體(ti)的(de)元(yuan)素(su)(su)在(zai)鋼(gang)(gang)中占優(you)勢(shi)，鋼(gang)(gang)的(de)基體(ti)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)就是鐵素(su)(su)體(ti)；如穩定(ding)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)的(de)元(yuan)素(su)(su)在(zai)鋼(gang)(gang)中占優(you)勢(shi)，鋼(gang)(gang)的(de)基體(ti)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)則為(wei)(wei)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)；如穩定(ding)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)的(de)元(yuan)素(su)(su)的(de)作(zuo)用(yong)程度還不足以(yi)(yi)使鋼(gang)(gang)的(de)馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)轉變點（M3）降至室(shi)(shi)溫以(yi)(yi)下，自高(gao)溫冷卻(que)的(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)在(zai)高(gao)于(yu)室(shi)(shi)溫即轉變為(wei)(wei)馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)，這樣鋼(gang)(gang)的(de)基體(ti)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)就是馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)。為(wei)(wei)了簡便起(qi)見，可把鐵素(su)(su)體(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)元(yuan)素(su)(su)折(zhe)合成(cheng)(cheng)鉻(ge)的(de)作(zuo)用(yong)，把奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)元(yuan)素(su)(su)折(zhe)合成(cheng)(cheng)鎳的(de)作(zuo)用(yong)，而制成(cheng)(cheng)鉻(ge)當量［Cr］。和(he)(he)鎳當量［Ni］eq圖，以(yi)(yi)表明鋼(gang)(gang)的(de)實際成(cheng)(cheng)分和(he)(he)所得(de)到的(de)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)狀態，見圖9.13。該圖適用(yong)于(yu)從高(gao)溫快速冷卻(que)的(de)Cr-Ni系不銹鋼(gang)(gang)，因而可以(yi)(yi)用(yong)來確(que)定(ding)焊縫冷卻(que)后的(de)組(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)。其(qi)中：
圖9.13雖(sui)不(bu)(bu)能十(shi)分確(que)切地確(que)定不(bu)(bu)銹鋼中(zhong)的組織，但(dan)仍可以幫助(zhu)了解穩(wen)定奧氏(shi)體元素(su)和鐵素(su)體形成元素(su)對(dui)(dui)不(bu)(bu)銹鋼中(zhong)組織的相對(dui)(dui)影響(xiang)，粗(cu)略地分析一些具有復雜化學(xue)成分的不(bu)(bu)銹鋼組織。
圖(tu)9.14是(shi)從大量(liang)Cr-Ni奧氏體不銹鋼的試驗數據中整理(li)得(de)到(dao)的，適用于1150℃熱加工后(hou)冷卻狀態的不銹鋼組(zu)織(zhi)。該圖(tu)考慮了元素間的交互作用：
