各種不銹鋼中包含有Cr、Ni、Mn、Mo、Cu、Si、C、N、Nb等合金元素，它們對鋼的組織有不同的影響，Cr、Mo、Ti、Nb本身具有體心立方（bcc）晶格結構，加入鋼中使占α-Fe體心立方晶格結構穩定，因而是縮小γ區的元素，使A3上升，A4下降，見圖1-8（b）。在Fe-Cr合金中，Cr含量大于13％時就不出現高溫γ相區了。高鉻不銹鋼如Cr17，Cr25是屬于鐵素體不銹鋼，從高溫到室溫具有體心立方晶格結構，只有鐵素體單相。鉬、鈦、鈮等加入都縮小γ相區，使鐵素體含量增加。所以稱鉻、鉬、鈦、鈮等為鐵素體形成元素。


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  鎳、錳、銅(tong)等元素本(ben)身具有(you)面心立(li)方晶格結構(gou)，加入鋼中使(shi)A3下降、A4上升(sheng)，擴(kuo)大γ相(xiang)區(qu)，并且(qie)穩(wen)定γ-Fe，使(shi)高溫(wen)面心立(li)方晶格結構(gou)的奧(ao)氏體能夠穩(wen)定到室(shi)溫(wen)，沒有(you)相(xiang)變產(chan)生。但銅(tong)的作用比鎳、錳小得多，鎳、錳在一定溫(wen)度范(fan)圍內可與γ-Fe無(wu)限互溶(rong)。



1. Fe-Cr 不(bu)銹鋼(gang)


  不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)基本金(jin)相組織可(ke)用Fe-Cr系(xi)(xi)列狀態(tai)圖表示，如(ru)圖1-8所(suo)(suo)(suo)示。在800～1200℃之間，在所(suo)(suo)(suo)謂(wei)的(de)γ環形(xing)圈(quan)(quan)內，是以(yi)奧(ao)氏(shi)體相（y）存在。γ相急劇冷卻時，則變態(tai)為馬氏(shi)體相。在γ環形(xing)圈(quan)(quan)外(wai)側，從高(gao)溫(wen)到常溫(wen)以(yi)穩定的(de)鐵(tie)素(su)體相（α）存在。馬氏(shi)體系(xi)(xi)列不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)、鐵(tie)素(su)體系(xi)(xi)列不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)就(jiu)(jiu)是含有這些金(jin)相組織的(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。所(suo)(suo)(suo)以(yi)Fe-Cr系(xi)(xi)列不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)一(yi)般不(bu)是馬氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)，就(jiu)(jiu)是鐵(tie)素(su)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。


  從(cong)圖1-8中可(ke)以看出(chu)，除了(le)在(zai)(zai)一定濃度、溫度范(fan)圍形(xing)(xing)成。相(xiang)(xiang)(xiang)外，在(zai)(zai)相(xiang)(xiang)(xiang)當大的(de)(de)鉻(ge)含(han)量(liang)范(fan)圍內(nei)形(xing)(xing)成α相(xiang)(xiang)(xiang)（鐵(tie)素(su)體(ti)）。仔(zi)細分析Fe-Cr相(xiang)(xiang)(xiang)圖的(de)(de)左側部分，在(zai)(zai)鉻(ge)含(han)量(liang)小(xiao)于(yu)8％時，隨(sui)鉻(ge)量(liang)的(de)(de)增多(duo)，A4點(dian)降低(di)，A3點(dian)也(ye)降低(di)；鉻(ge)含(han)量(liang)大于(yu)8％時，隨(sui)鉻(ge)量(liang)的(de)(de)增多(duo)，A3點(dian)升高，A4點(dian)降低(di)，從(cong)而在(zai)(zai)鉻(ge)含(han)量(liang)小(xiao)于(yu)12.5％的(de)(de)范(fan)圍內(nei)形(xing)(xing)成封閉的(de)(de)γ圈(quan)。這表(biao)明，鉻(ge)含(han)量(liang)大于(yu)12.5％的(de)(de)Fe-Cr合金(jin)，就(jiu)不(bu)(bu)再(zai)出(chu)現γ相(xiang)(xiang)(xiang)。因而，高鉻(ge)不(bu)(bu)銹鋼，如Cr17、Cr25、Cr28等，都(dou)(dou)是(shi)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼，這些鋼從(cong)高溫到(dao)室溫都(dou)(dou)是(shi)體(ti)心立方（bcc）點(dian)陣，即(ji)不(bu)(bu)論加熱和冷卻都(dou)(dou)不(bu)(bu)發生α→γ相(xiang)(xiang)(xiang)變。



2. Fe-Cr-Ni-Mn 不(bu)銹鋼


  從冶金(jin)觀點來說(shuo)，奧氏體(ti)組(zu)(zu)織(zhi)無論對鋼廠還是對加工制造廠都是他們(men)所希望和需要的(de)(de)組(zu)(zu)織(zhi)結構。在(zai)不(bu)銹鋼中(zhong)，可以使用其(qi)他奧氏體(ti)形(xing)成元素，如錳、氮、銅等來部(bu)分地代(dai)替鎳以保(bao)持(chi)其(qi)奧氏體(ti)組(zu)(zu)織(zhi)。在(zai)由(you)于鎳的(de)(de)供應短缺(que)的(de)(de)情(qing)況(kuang)下，這種(zhong)200類型的(de)(de)節鎳型鋼得到了極大的(de)(de)發展。這類鋼在(zai)卡車(che)(che)、拖車(che)(che)、汽車(che)(che)以及軌道交通(tong)等的(de)(de)制造中(zhong)得到大量(liang)應用。


  Fe-Cr-Mn三元系中(zhong)，既有縮小(xiao)γ相(xiang)區的(de)(de)(de)(de)(de)元素(su)Cr，又有擴大γ相(xiang)區的(de)(de)(de)(de)(de)元素(su)Ni或Mn，在(zai)這種(zhong)情(qing)況下，不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)織就要由給定成分的(de)(de)(de)(de)(de)合金在(zai)Fe-Cr-Mn相(xiang)圖(tu)(tu)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)位置來確定。例如，在(zai)Fe-Cr-Mn三元相(xiang)圖(tu)(tu)的(de)(de)(de)(de)(de)1000℃等溫截面上（圖(tu)(tu)1-9）可以看(kan)出，Mn擴大γ相(xiang)區的(de)(de)(de)(de)(de)能力比(bi)Ni小(xiao)，含錳的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti)溶解促(cu)成鐵素(su)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)元素(su)Cr的(de)(de)(de)(de)(de)量最多只有14％。Cr17Mn13鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)成分示態點在(zai)γy+αα兩相(xiang)區；由于含錳奧(ao)氏體(ti)有足夠的(de)(de)(de)(de)(de)穩定性，在(zai)冷至(zhi)室溫的(de)(de)(de)(de)(de)過程中(zhong)不(bu)發生相(xiang)變，因而得(de)到的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)奧(ao)氏體(ti)加鐵素(su)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)組(zu)織。


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  在1955年，12Cr17Mn6Ni5N（201）型(xing)不(bu)銹鋼被(bei)AISI接納為標準成分。12Cr18Mn9Ni5N（202）型(xing)也被(bei)采用(yong)。


  當把兩種選擇的(de)(de)材料的(de)(de)各(ge)種性能進行比較(jiao)時，就(jiu)會發現(xian)200系列(lie)具(ju)有一些(xie)明顯(xian)的(de)(de)優(you)點。200系列(lie)合金較(jiao)高(gao)的(de)(de)退火強度對某些(xie)用途是非常重要的(de)(de)，而(er)且在生產和加工中(zhong)也會發現(xian)許多(duo)優(you)點。除此之外，200系列(lie)不銹鋼(gang)的(de)(de)價格也比300系列(lie)的(de)(de)低(di)。




3. Fe-Cr-Ni 不銹鋼


  Fe-Cr-Ni系列狀態(tai)圖如圖1-9所示(shi)。Ni是穩定(ding)奧氏體(ti)相（y）的元素(su)，30％Ni將(jiang)γ區擴大至500～1450℃區間內(nei)。


  Fe-Cr-Ni三(san)元系中(zhong)，既有縮小γ相(xiang)區的元素Cr，又(you)有擴(kuo)大γ相(xiang)區的元素Ni或Mn，在(zai)這(zhe)(zhe)種(zhong)情(qing)況下，不銹(xiu)鋼的組織就(jiu)要由給定(ding)成(cheng)分(fen)(fen)的合金在(zai)Fe-Cr-Ni相(xiang)圖(tu)中(zhong)的位置來確定(ding)。例如，在(zai)Fe-Cr-Ni三(san)元相(xiang)圖(tu)的1100℃等(deng)溫(wen)截面(mian)上（圖(tu)1-10），Cr18Ni8的成(cheng)分(fen)(fen)示(shi)態點在(zai)γ相(xiang)區，于是(shi)，這(zhe)(zhe)種(zhong)成(cheng)分(fen)(fen)的鋼快(kuai)冷(leng)至(zhi)室溫(wen)后，即可得到單相(xiang)奧氏體組織。