在一定溫度條件下,不銹鋼(gang)中的合金元素不僅決定鋼的基體組織,而且在冷、熱加工,熱處理,焊接以及在使用過程中,各元素間相互作用還會在不銹鋼基體上析出碳化物、氮化物和各種金屬間化合物。它們的存在對不銹鋼的性能也有重要影響。



一、不銹鋼中常見(jian)的化合(he)物(wu)及合(he)金元素的作用(yong)


  不銹鋼中常見(jian)的碳、氮化(hua)合物和金(jin)屬間(jian)化(hua)合物及合金(jin)元素的作(zuo)用見(jian)表(biao)2.1。


表 1.jpg


二(er)、碳、氮化合物和金屬間化合物對不銹(xiu)鋼性能的影響


 ①. 碳化(hua)物


  a. 鉻(ge)碳(tan)化物 


    常見的是(shi) (或    為(wei)、Cr、Mo等(deng)元素)。幾乎存(cun)在于所有各(ge)類不銹鋼中(zhong)(zhong)。隨碳量增加/降低,鋼中(zhong)(zhong)鉻(ge)碳化物析出增多/減少(shao)。中(zhong)(zhong)富(fu)鉻(ge)且(qie)多分(fen)布在晶(jing)界上,因而(er)它的析出常常導致其周(zhou)圍鉻(ge)貧化而(er)引起不銹鋼的晶(jing)間腐蝕。


  b. 鈦和鈮(ni)的碳化物 


    常見的是(shi)TiC和NbC。鋼中加入(ru)鈦、鈮(ni)與(yu)(yu)鋼中碳作用便可形(xing)成TiC、NbC。由于它們與(yu)(yu)碳的親(qin)和力遠遠大(da)于鉻,因此TiC、NbC的優先(xian)形(xing)成可防止形(xing)成所引(yin)起的晶間腐(fu)蝕。TiC和NbC可提高不(bu)銹鋼的室溫和高溫強(qiang)度,但對(dui)鐵(tie)素(su)體不(bu)銹鋼的韌性不(bu)利(li)。


 ②. 氮(dan)化物(wu) 


   主要出現在(zai)含氮(dan)的奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)和雙相不(bu)銹鋼(gang)(gang)中。常見(jian)的有和  僅當鋼(gang)(gang)中含氮(dan)量較(jiao)高時才會出現。沿晶(jing)界析出也會引起鉻貧化而(er)提(ti)高含氮(dan)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的晶(jing)間腐蝕敏感性。在(zai)雙相不(bu)銹鋼(gang)(gang)中,和 在(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)基體(ti)(ti)上(shang)和晶(jing)界形成,還可引起脆性。在(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)相中易析出也表明了氮(dan)在(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)中的低溶解度(du)和高擴(kuo)散速率的特點。


 ③. 金屬(shu)間化合物


  a’相(xiang) 


    富(fu)鉻(ge)的(de)FeCr金屬(shu)間化合物(wu),其含(han)鉻(ge)量(liang)可高達61%~83%,而含(han)鐵量(liang)僅(jin)37.0%~17.5%。在(zai)鐵素體不銹(xiu)鋼中(zhong)含(han)鉻(ge)量(liang)>15%便可產(chan)生α'。由(you)于它(ta)既硬又脆且(qie)富(fu)鉻(ge),因此既引起不銹(xiu)鋼塑、韌性(xing)顯著下降(jiang),而且(qie)耐蝕性(xing)也惡(e)化,α'主(zhu)要存在(zai)于鐵素體和F+A雙(shuang)相不銹(xiu)鋼中(zhong)。


 σ 相 


    富(fu)鉻(ge)(ge)的(de)FeCr(Mo)金屬間化(hua)合(he)物。鋼中鉻(ge)(ge)(鉬)量對(dui)σ相的(de)形成起主要作用(yong)。σ相也是既硬(ying)又(you)脆且富(fu)鉻(ge)(ge)的(de)金屬間化(hua)合(he)物,其周圍常(chang)常(chang)是貧鉻(ge)(ge)區。因(yin)此(ci),σ相在使鋼塑、韌性下(xia)降(jiang)產生嚴重脆化(hua)的(de)同(tong)時,也會導致不銹鋼的(de)耐蝕性下(xia)降(jiang)。


 χ相 


    既富鉻又富鉬的(de)(de)FeCrMo金屬(shu)間化(hua)合(he)物,它(ta)的(de)(de)化(hua)學式為Fe36Cr12 Mo10和。此(ci)化(hua)合(he)物常(chang)出現在富鉻、鉬的(de)(de)鐵素體(ti),奧氏(shi)體(ti)和F+A 雙相不(bu)銹鋼中(zhong),它(ta)對(dui)不(bu)銹鋼性能的(de)(de)影響基(ji)本與(yu)σ相相同。


 γ'相 


    主要存在(zai)于含有Al、Ti、Nb的(de)沉淀硬化不(bu)(bu)銹(xiu)鋼和一些(xie)要求耐熱高強度的(de)奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼中,它(ta)們(men)的(de)化學式有Ni3Al、Ni3Ti、等(deng)。γ'較硬,主要在(zai)晶(jing)內彌散析出從而可提高鋼的(de)室溫和中溫強度,但(dan)并(bing)沒(mei)有σ 相等(deng)的(de)破壞性脆化。


 β相 


    主要存在于含有Al、Ti的沉淀硬化(hua)不銹鋼中,在晶(jing)內彌散析(xi)出,提高不銹鋼的室溫(wen)和(he)高溫(wen)強度。


 η相(Laves)


    存在于含(han)有(you)Ti、Nb、Mo的不銹鋼中(zhong),它們的化學式(shi)為、和(he)等,在晶內析出,由于它硬而脆,因而對(dui)不銹鋼的塑、韌性有(you)害。


 ε相 


    是(shi)一(yi)種富銅(tong)金(jin)屬間相(xiang),它可存在于含(han)有(you)較(jiao)高銅(tong)量的所有(you)類型不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中。它在沉淀硬化(hua)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中晶內彌散析出后,可提高鋼(gang)的室溫和中溫強度(du);而在馬(ma)氏(shi)體(ti)、鐵素體(ti)和奧(ao)氏(shi)體(ti)等不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中,富銅(tong)的ε相(xiang)還(huan)可使鋼(gang)的表面具有(you)抗菌性。




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