碳和氮在鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼中是不受歡迎的,因為它們除了能使鋼強化外,對鋼的其他各種性能都是不利的,如升高韌脆轉變溫度、增大缺口敏感性、降低焊后耐蝕性等。由于冶金技術的進步,目前工業規模上已可生產出超低碳、氮的高純(C+N含量不大于0.015%)鐵素體不銹鋼,使鐵素體不銹鋼的一些不足得到了很大程度的克服。
碳和氮都(dou)是擴(kuo)大Fe-Cr合金(jin)中γ相(xiang)區的(de)元素,使(shi)α+y兩相(xiang)區向(xiang)更(geng)高鉻含量方向(xiang)移動(圖(tu)9.18和圖(tu)9.19),因而使(shi)碳、氮含量較高的(de)鐵(tie)素體(ti)不銹鋼中可(ke)能出現鐵(tie)素體(ti)+馬氏(shi)體(ti)的(de)雙相(xiang)結(jie)構。
由于碳、氮在鐵素體中(zhong)的(de)(de)溶解度很(hen)低,鐵素體不銹鋼(gang)在高溫加(jia)熱后的(de)(de)隨后冷(leng)卻過程中(zhong)會有(you)碳、氮化物析出,它們對鐵素體不銹鋼(gang)的(de)(de)性能產(chan)生重要(yao)的(de)(de)影(ying)響。
碳、氮(dan)含量的(de)增加(jia)將(jiang)使(shi)鐵素(su)體不銹鋼(gang)的(de)沖擊韌(ren)性下降,特別(bie)是鋼(gang)中(zhong)鉻含量高達15%~18%時(shi)更為明顯,同(tong)時(shi)使(shi)鋼(gang)的(de)韌(ren)脆轉變溫(wen)度明顯上移,增加(jia)鋼(gang)的(de)缺口敏感(gan)性。
鐵(tie)素體不銹鋼(gang)中碳、氮(dan)含(han)量的增加(jia)也加(jia)強了鋼(gang)的冷卻速率效應(ying)和尺(chi)寸效應(ying)。前者(zhe)指隨(sui)(sui)冷卻速率的不同(tong),鋼(gang)的韌性(xing)有(you)很大(da)的不同(tong),后者(zhe)是指隨(sui)(sui)截面尺(chi)寸的變化,鋼(gang)的韌性(xing)有(you)很大(da)的不同(tong)。
除碳、氮(dan)外,鐵素體不銹鋼中的氧含量對其(qi)韌(ren)性也(ye)有類似的影響。
碳、氮在鐵素體不銹鋼中存在的另一重要影響是使其具有很高的晶(jing)間腐蝕敏感性,其敏感程度隨鋼中C+N含量的增加而增加,其敏感程度遠高于一般18Cr-8Ni奧氏體不銹鋼。圖9.36為含0.05%C的Cr17鋼與18Cr-8Ni奧氏體不銹鋼碳化物沉淀與晶間腐蝕的溫度-時間曲線,圖中陰影部分為晶間腐蝕敏感區。

碳、氮在鐵素體中的溶解度低,而碳、鉻在α相中的擴散速率比在γ相中快得多,因此鐵素體不銹鋼在高溫加熱后的冷卻過程中,包括快速冷卻,極易析出碳化物和氮化物。其敏化行為與奧氏體不銹鋼不同,除了如圖9.36所示,在400~600℃區間,因析出Cr23C6而出現敏化區外,在1100℃以上的高溫區域也可以出現敏化區,這是由于從高溫冷卻過程中經過400~600℃生成Cr23C6所致。在兩個敏化區之間的700~850℃生成Cr23C6時,由于鉻的再擴散而補充了因形成Cr23C6所需要的Cr,因而不產生貧鉻區,敏化現象消失。
一些研究結果還指出,碳、氮在鐵素體不銹鋼中對耐一般腐蝕、耐點蝕、耐縫隙(xi)腐蝕(shi)、耐應(ying)力腐蝕(shi)等都是有害的。

