1. 不銹鋼的主(zhu)要相結構

  鐵素體型、馬氏體型、奧氏體型和鐵素體-奧氏體型不銹鋼中，其的主要相結構就是鐵素體、馬氏體、奧氏體及鐵素體加奧氏體。例如，在不銹鋼中占有絕大多數的是鐵素體相，就稱為鐵素體型不銹鋼，使這種鋼與其他類型不銹鋼相比具有不同的特性和用途。在鋼錠熔煉和軋制過程中不可避免地、或多或少地存在一些雜質，從而降低了鋼材的純度。這些雜質主要是碳和氮等元素，它們基本上以鉻-鐵碳化物（主要是M₂₃C₆）形式析出，這些碳化物、氮化物和各種金屬間化合物相，就成為鋼中新的相，稱為次生相。這些次生相存在于晶間、枝間、晶界上或在晶粒之間。它們在鋼中分布密集程度和數量多少直接影響到鋼材的力學性能。

2. 不(bu)銹鋼次生相對鋼材的(de)影(ying)響

a. 碳化物 

  室溫下，碳在奧(ao)氏體不(bu)銹鋼中的溶解度很低，約為0.006％，而在鐵素體（或馬氏體）不銹鋼中的溶解度更低。隨著鋼中碳含量的增加，多余的碳將以鉻-鐵碳化物（主要是M₂₃C₆）形式析出。有時也以少量M₇C₃T和M₆C形式析出。M₂₃C₆和M₇C₃T中的鉻的質量分數約為42％～65％，大大超過不銹鋼中鉻的正常含量。若在碳過飽和情況下，受到適當溫度加熱，則會發生碳化物析出。這些鉻碳化合物最易于在晶界處生成。若條件適當，晶粒邊界會出現貧鉻［w（Cr）＜12％時］，即減少了晶界鉻有效固溶含量，導致鋼的耐蝕性能降低。對不銹鋼耐蝕性而言，碳是一種有害元素。在不銹鋼中應盡量控制碳含量，越少越好。

  碳化物對鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼的影響：由于碳在鐵素體中擴散比在奧氏體中容易，且碳在鐵素體中的溶解度比奧氏體中低，因此，鐵素體中碳化物的析出比奧氏體中容易。所以鐵素體不銹鋼比奧氏體不銹鋼更容易發生晶間腐蝕。

  碳化物對鉻-鎳奧氏體不銹鋼的影響：隨著碳含量的增加，產生鉻的碳化物變得更容易，鉻的碳化物增加，勢必導致晶界的貧鉻程度增強，貧鉻區也擴大了，產生晶間腐蝕的敏感性更強了。鎳含量增加提高了碳的活度，降低了碳在鋼中的溶解度，等同于碳含量的增加，因此產生晶間腐蝕的敏感性也增強。這種情況只有鎳的質量分數大于20％后才會發生，因此對于鋼中鎳的質量分數大于或等于20％時（如20Cr25Ni20），要嚴格控制碳含量［w（C）＜0.02％］，以避免或減少晶間腐蝕產生。硅和鎳一樣，也是提高碳的活度，其影響比鎳更強烈。硅的另一個作用，它可以生成氮化碳［Mn（CN）2］，其對晶間腐蝕影響與M₂₃C₆相似。當奧氏體不銹鋼中硅的質量分數大于4％時，其碳的質量分數應限制在0.02％以下。在奧氏體不銹鋼中鉻的含量增加，可以及時向晶界貧鉻區中補充所需的鉻，從而提高了抗晶間腐蝕的能力，可以說鉻是抗腐蝕的主要元素。鈮和鈦都能與碳形成穩定的碳化物，能有效地抑制M₂₃C₆的析出，避免晶間腐蝕的產生。但鈦的含量至少要達到碳含量的5倍，鈮的含量至少要達到碳含量的10倍才能有效地抑制M₂₃C₆的析出。

b. 氮化(hua)物的(de)影響(xiang) 

  氮(dan)(dan)(dan)與(yu)碳相比，氮(dan)(dan)(dan)是更有效(xiao)的固溶強化元(yuan)素(su)，同時(shi)又可(ke)(ke)以促進(jin)晶粒(li)細化；氮(dan)(dan)(dan)是奧氏體(ti)(ti)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)元(yuan)素(su)，可(ke)(ke)以減少合(he)金中(zhong)的鎳含(han)量，降低鐵素(su)體(ti)(ti)和形(xing)(xing)(xing)變的馬氏體(ti)(ti)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)能(neng)(neng)力(li)；盡(jin)管氮(dan)(dan)(dan)不能(neng)(neng)明(ming)顯改善材料在酸中(zhong)的抗(kang)總體(ti)(ti)腐蝕性能(neng)(neng)，但(dan)可(ke)(ke)以極大地提高(gao)材料抗(kang)點蝕和縫腐蝕能(neng)(neng)力(li)。但(dan)鋼(gang)中(zhong)含(han)有氮(dan)(dan)(dan)，與(yu)碳一樣(yang)勢(shi)必會在鋼(gang)中(zhong)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)氮(dan)(dan)(dan)化物(wu)和碳化物(wu)，成(cheng)為其一種重要(yao)的顯微組織。

  當不銹鋼中氮質量分數超過0.4％時，在鋼中存在兩種常見的氮化物形式：Cr₂N、CrN。隨著Cr₂N的析出，緊鄰氮化物的基體中會形成σ相，這種相不利于材料的韌性和耐蝕性能。這兩種氮化物同樣會造成晶界出現貧鉻區，導致鋼的耐蝕性降低，氮化鉻周圍的貧鉻區是點蝕的重要來源，其機理與碳化鉻相同。

  氮化物(wu)的析(xi)出與(yu)溫度有(you)關：

   ①. 它有一個敏感溫(wen)度(du)區，為(wei)600～1075℃，在(zai)這個溫(wen)度(du)區間氮(dan)化物(wu)析(xi)出敏感性較(jiao)強并伴有第二相析(xi)出。因此，應盡量避免在(zai)這個溫(wen)度(du)區間加工或服役，但可(ke)以通過高溫(wen)固(gu)溶處理以消除氮(dan)化物(wu)。

   ②. 與合金元素有關，氮是氮化物形成元素，氮間隙固溶在奧氏體基體中，擴散速度較快，隨著氮含量提高，Cr₂N的析出傾向越強烈；當氮量較低時，Cr₂N不會沿晶析出，而鎳又能促進氮化物析出。

   ③. 與材料(liao)原(yuan)始(shi)狀態(tai)有(you)(you)關，奧氏體不(bu)(bu)銹鋼有(you)(you)固(gu)溶(rong)和軋制(zhi)兩種使(shi)用狀態(tai)，材料(liao)原(yuan)始(shi)形態(tai)不(bu)(bu)同(tong)，氮(dan)化(hua)物(wu)析出行為也(ye)不(bu)(bu)同(tong)。冷軋后經退火(huo)處理的(de)氮(dan)化(hua)物(wu)析出速度(du)延(yan)遲，隨(sui)著冷軋與退火(huo)次數增多，敏感溫度(du)區間變(bian)(bian)窄，氮(dan)化(hua)物(wu)析出的(de)機率(lv)也(ye)變(bian)(bian)小。故退火(huo)態(tai)合金較(jiao)不(bu)(bu)利(li)于氮(dan)化(hua)物(wu)的(de)品內析出。

c. σ相的(de)析出 

  在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)，σ相(xiang)(xiang)(xiang)是(shi)一種鐵(tie)-鉻(ge)化合(he)(he)物，還(huan)(huan)包(bao)含(han)Mo、Mn、Ni、Si、Ti、和P等其他合(he)(he)金元素，σ相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)鉻(ge)質(zhi)(zhi)量分數(shu)大約為47％。σ相(xiang)(xiang)(xiang)通常在(zai)鉻(ge)質(zhi)(zhi)量分數(shu)達到16％以上的(de)鋼(gang)中(zhong)就會析(xi)出。由(you)于鉻(ge)具有很強的(de)擴散性(xing)，σ相(xiang)(xiang)(xiang)在(zai)鐵(tie)素體中(zhong)的(de)析(xi)出比在(zai)奧氏(shi)體中(zhong)快(kuai)。σ相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)析(xi)出將使材料韌性(xing)降(jiang)低(di)，硬度增(zeng)加，有時還(huan)(huan)降(jiang)低(di)材料的(de)耐蝕性(xing)。在(zai)所有不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)類型中(zhong)都有可能(neng)形成σ相(xiang)(xiang)(xiang)。

  碳將減緩σ相的析出，因為這時將優先析出碳化物M₂₃C₆，而后才能析出σ相。由于析出碳化物M₂₃C₆，而降低了鋼的固溶體中的鉻含量，自然σ相的析出就被推遲了。氮與碳的作用相同，也能減緩在鋼中σ相的析出。

  鐵素體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)σ相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)析(xi)出比(bi)奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)容易(yi)，而(er)且，加鉬后σ相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)析(xi)出更容易(yi)。奧氏(shi)體-鐵素體雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)，由于鉻含(han)(han)(han)量比(bi)較(jiao)(jiao)高，碳含(han)(han)(han)量比(bi)較(jiao)(jiao)低，因此，比(bi)較(jiao)(jiao)容易(yi)析(xi)出σ相(xiang)(xiang)(xiang)。σ相(xiang)(xiang)(xiang)對雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)韌性(xing)的(de)(de)影響(xiang)比(bi)奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)大。當雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)含(han)(han)(han)有體積(ji)分數(shu)為1％的(de)(de)σ相(xiang)(xiang)(xiang)，沖擊(ji)值就會降低50％；當含(han)(han)(han)有體積(ji)分數(shu)為10％的(de)(de)σ相(xiang)(xiang)(xiang)，材(cai)料就完全(quan)脆化。