1. 不銹鋼的主要相(xiang)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(bu)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(xiu)鋼次生相(xiang)對鋼材的影響

a. 碳化物 

  室溫下，碳在奧氏體(ti)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(su)體(ti)不銹鋼的影響：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. 氮化物的影響 

  氮與碳(tan)相比(bi)，氮是(shi)更有(you)效的(de)固溶強(qiang)化(hua)元素(su)(su)，同(tong)時又(you)可以促(cu)進晶粒(li)細化(hua)；氮是(shi)奧氏體(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)元素(su)(su)，可以減少(shao)合金中(zhong)的(de)鎳含(han)量，降低鐵素(su)(su)體(ti)和(he)形(xing)變(bian)的(de)馬氏體(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)能(neng)力；盡管氮不能(neng)明顯改善材料在酸中(zhong)的(de)抗總體(ti)腐蝕性能(neng)，但可以極大地(di)提高材料抗點蝕和(he)縫腐蝕能(neng)力。但鋼中(zhong)含(han)有(you)氮，與碳(tan)一樣勢(shi)必會在鋼中(zhong)形(xing)成(cheng)(cheng)氮化(hua)物和(he)碳(tan)化(hua)物，成(cheng)(cheng)為(wei)其一種(zhong)重(zhong)要(yao)的(de)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。

  氮化物的析出(chu)與溫度有關：

   ①. 它有一個敏(min)感溫(wen)度(du)區(qu)，為(wei)600～1075℃，在(zai)這個溫(wen)度(du)區(qu)間(jian)氮(dan)化物析(xi)出(chu)敏(min)感性較強(qiang)并伴有第二相(xiang)析(xi)出(chu)。因(yin)此，應盡(jin)量(liang)避免在(zai)這個溫(wen)度(du)區(qu)間(jian)加(jia)工(gong)或服(fu)役，但可(ke)以(yi)通過高溫(wen)固溶(rong)處理以(yi)消除(chu)氮(dan)化物。

   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(cai)料原始狀態(tai)有關，奧氏體不(bu)銹鋼有固溶和軋制兩種使用(yong)狀態(tai)，材(cai)料原始形態(tai)不(bu)同，氮化(hua)(hua)物(wu)析(xi)出(chu)行為(wei)也(ye)不(bu)同。冷軋后經退火處理的(de)氮化(hua)(hua)物(wu)析(xi)出(chu)速(su)度延遲，隨著冷軋與退火次數增(zeng)多(duo)，敏感溫度區(qu)間變(bian)窄，氮化(hua)(hua)物(wu)析(xi)出(chu)的(de)機率(lv)也(ye)變(bian)小。故退火態(tai)合金較不(bu)利(li)于氮化(hua)(hua)物(wu)的(de)品內析(xi)出(chu)。

c. σ相的析出 

  在不銹鋼中(zhong)(zhong)(zhong)，σ相(xiang)是一種鐵-鉻(ge)(ge)化合物(wu)，還包含Mo、Mn、Ni、Si、Ti、和P等其他合金(jin)元素，σ相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)質量(liang)分數(shu)大約為47％。σ相(xiang)通常在鉻(ge)(ge)質量(liang)分數(shu)達到16％以上的(de)鋼中(zhong)(zhong)(zhong)就(jiu)會析(xi)出。由(you)于鉻(ge)(ge)具有很強的(de)擴散性(xing)(xing)，σ相(xiang)在鐵素體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)析(xi)出比在奧氏體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)快(kuai)。σ相(xiang)的(de)析(xi)出將使材(cai)料韌性(xing)(xing)降低(di)，硬度(du)增加，有時還降低(di)材(cai)料的(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)。在所有不銹鋼的(de)類(lei)型中(zhong)(zhong)(zhong)都有可能形成σ相(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(tie)素(su)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong)σ相的析出比(bi)(bi)奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)容(rong)易，而(er)且，加鉬(mu)后σ相的析出更容(rong)易。奧(ao)(ao)氏(shi)體-鐵(tie)素(su)體雙相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong)，由于鉻含量(liang)比(bi)(bi)較(jiao)高，碳含量(liang)比(bi)(bi)較(jiao)低(di)，因(yin)此，比(bi)(bi)較(jiao)容(rong)易析出σ相。σ相對雙相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)韌(ren)性的影響比(bi)(bi)奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)大。當(dang)雙相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)含有體積(ji)分(fen)(fen)數為1％的σ相，沖擊值就會降低(di)50％；當(dang)含有體積(ji)分(fen)(fen)數為10％的σ相，材料就完全(quan)脆化。