碳和氮在鐵素體不銹鋼中是不受歡迎的,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(tan)和氮都是(shi)擴大Fe-Cr合金中γ相(xiang)區的元(yuan)素,使α+y兩相(xiang)區向更(geng)高鉻含量方(fang)向移(yi)動(圖(tu)9.18和圖(tu)9.19),因而使碳(tan)、氮含量較高的鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼(gang)中可能出現鐵(tie)素體+馬(ma)氏(shi)體的雙相(xiang)結構。
由(you)于碳、氮在鐵(tie)素體(ti)中的(de)溶解度很低(di),鐵(tie)素體(ti)不銹鋼(gang)在高溫加(jia)熱后的(de)隨后冷卻過程(cheng)中會有碳、氮化物(wu)析出(chu),它們對鐵(tie)素體(ti)不銹鋼(gang)的(de)性能產生重要的(de)影響。
碳、氮(dan)含(han)量的增加將(jiang)使鐵素體不銹鋼(gang)的沖擊韌(ren)性(xing)下降(jiang),特別是鋼(gang)中鉻含(han)量高(gao)達15%~18%時更為明(ming)顯,同時使鋼(gang)的韌(ren)脆轉變溫度明(ming)顯上移(yi),增加鋼(gang)的缺口敏(min)感性(xing)。
鐵素(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)中碳(tan)、氮含(han)量(liang)的(de)(de)增加也加強了鋼(gang)的(de)(de)冷卻(que)速率(lv)效應和尺(chi)寸(cun)效應。前者指隨(sui)冷卻(que)速率(lv)的(de)(de)不(bu)同,鋼(gang)的(de)(de)韌性有(you)很(hen)大的(de)(de)不(bu)同,后(hou)者是指隨(sui)截面(mian)尺(chi)寸(cun)的(de)(de)變化,鋼(gang)的(de)(de)韌性有(you)很(hen)大的(de)(de)不(bu)同。
除碳、氮外,鐵素(su)體(ti)不銹鋼中的氧含(han)量對其韌性也有類似的影響(xiang)。
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(shi)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(feng)隙(xi)腐(fu)蝕、耐應力腐(fu)蝕(shi)等都是有害的。

