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(nie)(nie)、錳、銅等元素本身具有(you)面(mian)心立方(fang)晶格結構，加(jia)入鋼(gang)中使A3下(xia)降、A4上(shang)升(sheng)，擴大(da)γ相(xiang)區(qu)，并且穩定(ding)γ-Fe，使高溫面(mian)心立方(fang)晶格結構的奧氏體能夠(gou)穩定(ding)到室(shi)溫，沒有(you)相(xiang)變產(chan)生。但(dan)銅的作用比鎳(nie)(nie)、錳小(xiao)得多，鎳(nie)(nie)、錳在一定(ding)溫度范圍內可(ke)與(yu)γ-Fe無限互溶(rong)。



1. Fe-Cr 不銹(xiu)鋼


  不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的基(ji)本金(jin)相(xiang)(xiang)(xiang)組(zu)織可用Fe-Cr系(xi)列(lie)狀(zhuang)態圖(tu)表示，如圖(tu)1-8所示。在800～1200℃之間，在所謂(wei)的γ環形圈(quan)(quan)內，是(shi)以(yi)奧氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)（y）存在。γ相(xiang)(xiang)(xiang)急(ji)劇(ju)冷卻(que)時，則變態為馬(ma)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)。在γ環形圈(quan)(quan)外側，從高溫(wen)到常溫(wen)以(yi)穩定的鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)（α）存在。馬(ma)氏體(ti)(ti)系(xi)列(lie)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼、鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)系(xi)列(lie)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼就是(shi)含有這(zhe)些金(jin)相(xiang)(xiang)(xiang)組(zu)織的不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。所以(yi)Fe-Cr系(xi)列(lie)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼一(yi)般不(bu)(bu)是(shi)馬(ma)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼，就是(shi)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。


  從(cong)圖1-8中可以(yi)看出，除了在一定(ding)濃度(du)、溫(wen)度(du)范圍(wei)(wei)形(xing)成。相外，在相當大(da)的鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)范圍(wei)(wei)內(nei)形(xing)成α相（鐵(tie)素體）。仔細分析Fe-Cr相圖的左側(ce)部分，在鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)小于8％時，隨鉻(ge)(ge)(ge)量(liang)(liang)(liang)的增多，A4點(dian)降(jiang)低(di)，A3點(dian)也降(jiang)低(di)；鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)大(da)于8％時，隨鉻(ge)(ge)(ge)量(liang)(liang)(liang)的增多，A3點(dian)升高(gao)，A4點(dian)降(jiang)低(di)，從(cong)而(er)在鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)小于12.5％的范圍(wei)(wei)內(nei)形(xing)成封閉的γ圈(quan)。這表明(ming)，鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)大(da)于12.5％的Fe-Cr合金，就不(bu)再出現(xian)γ相。因(yin)而(er)，高(gao)鉻(ge)(ge)(ge)不(bu)銹鋼，如(ru)Cr17、Cr25、Cr28等，都(dou)是鐵(tie)素體不(bu)銹鋼，這些鋼從(cong)高(gao)溫(wen)到室溫(wen)都(dou)是體心立(li)方（bcc）點(dian)陣，即不(bu)論加熱和冷卻都(dou)不(bu)發生α→γ相變。



2. Fe-Cr-Ni-Mn 不銹鋼


  從冶(ye)金觀點來說，奧(ao)氏體(ti)(ti)組織無論對鋼(gang)廠還是(shi)對加工(gong)制造(zao)廠都(dou)是(shi)他們所希望和需要的(de)組織結構(gou)。在不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中，可以(yi)使用其他奧(ao)氏體(ti)(ti)形(xing)成元素(su)，如錳、氮、銅等來部分地代替鎳以(yi)保持其奧(ao)氏體(ti)(ti)組織。在由于(yu)鎳的(de)供(gong)應短缺的(de)情況下，這種200類型(xing)的(de)節(jie)鎳型(xing)鋼(gang)得到(dao)了極大的(de)發展。這類鋼(gang)在卡車(che)、拖車(che)、汽車(che)以(yi)及軌道交(jiao)通等的(de)制造(zao)中得到(dao)大量應用。


  Fe-Cr-Mn三元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)系中，既有(you)縮(suo)小γ相(xiang)(xiang)區(qu)的(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)Cr，又(you)有(you)擴大γ相(xiang)(xiang)區(qu)的(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)Ni或Mn，在(zai)這種情(qing)況下(xia)，不銹鋼的(de)(de)(de)組織就(jiu)要由給定(ding)成(cheng)分的(de)(de)(de)合金在(zai)Fe-Cr-Mn相(xiang)(xiang)圖中的(de)(de)(de)位置來(lai)確(que)定(ding)。例(li)如，在(zai)Fe-Cr-Mn三元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)相(xiang)(xiang)圖的(de)(de)(de)1000℃等溫截(jie)面上（圖1-9）可以看(kan)出，Mn擴大γ相(xiang)(xiang)區(qu)的(de)(de)(de)能力比(bi)Ni小，含錳(meng)的(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)溶解促成(cheng)鐵(tie)素(su)體(ti)的(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)Cr的(de)(de)(de)量最(zui)多(duo)只有(you)14％。Cr17Mn13鋼的(de)(de)(de)成(cheng)分示態點(dian)在(zai)γy+αα兩相(xiang)(xiang)區(qu)；由于(yu)含錳(meng)奧氏(shi)體(ti)有(you)足夠的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性，在(zai)冷(leng)至室(shi)溫的(de)(de)(de)過程中不發生相(xiang)(xiang)變，因而得(de)到的(de)(de)(de)是奧氏(shi)體(ti)加鐵(tie)素(su)體(ti)的(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)組織。


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  在1955年，12Cr17Mn6Ni5N（201）型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)被(bei)AISI接(jie)納(na)為標準(zhun)成分。12Cr18Mn9Ni5N（202）型(xing)也被(bei)采用。


  當把兩種選擇的材(cai)料的各種性能(neng)進行比較時，就會發(fa)現200系(xi)列(lie)具有一(yi)些明顯的優點。200系(xi)列(lie)合金較高的退(tui)火強(qiang)度對某些用途是非常重(zhong)要的，而且在生產(chan)和(he)加工(gong)中也(ye)會發(fa)現許(xu)多優點。除此之外，200系(xi)列(lie)不銹(xiu)鋼的價格也(ye)比300系(xi)列(lie)的低。




3. Fe-Cr-Ni 不銹鋼


  Fe-Cr-Ni系(xi)列狀態圖如圖1-9所示。Ni是(shi)穩定奧氏(shi)體相（y）的(de)元(yuan)素，30％Ni將γ區擴大至500～1450℃區間(jian)內。


  Fe-Cr-Ni三(san)元(yuan)系(xi)中，既有(you)縮小γ相(xiang)(xiang)區的元(yuan)素(su)Cr，又有(you)擴大γ相(xiang)(xiang)區的元(yuan)素(su)Ni或Mn，在(zai)(zai)(zai)(zai)這種(zhong)情況下，不銹鋼的組織就要由給定成分的合金在(zai)(zai)(zai)(zai)Fe-Cr-Ni相(xiang)(xiang)圖中的位置來確定。例如，在(zai)(zai)(zai)(zai)Fe-Cr-Ni三(san)元(yuan)相(xiang)(xiang)圖的1100℃等溫截面上（圖1-10），Cr18Ni8的成分示(shi)態點在(zai)(zai)(zai)(zai)γ相(xiang)(xiang)區，于是，這種(zhong)成分的鋼快(kuai)冷(leng)至室溫后，即可(ke)得到單相(xiang)(xiang)奧氏體組織。