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。

  鎳、錳(meng)、銅(tong)等元素本身具有面心(xin)立方(fang)晶格結構(gou)，加入鋼中使A3下降、A4上(shang)升，擴(kuo)大γ相(xiang)區，并且穩定γ-Fe，使高溫(wen)面心(xin)立方(fang)晶格結構(gou)的奧(ao)氏體能夠(gou)穩定到室溫(wen)，沒有相(xiang)變產生。但銅(tong)的作用比鎳、錳(meng)小(xiao)得(de)多(duo)，鎳、錳(meng)在一定溫(wen)度(du)范圍(wei)內可與γ-Fe無(wu)限互(hu)溶。

1. Fe-Cr 不銹鋼

  不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)基本金相(xiang)(xiang)組(zu)織可用Fe-Cr系列狀態(tai)圖表示(shi)，如(ru)圖1-8所(suo)(suo)示(shi)。在800～1200℃之間，在所(suo)(suo)謂的(de)γ環形(xing)圈內，是(shi)以(yi)(yi)奧(ao)氏體相(xiang)(xiang)（y）存在。γ相(xiang)(xiang)急(ji)劇冷卻時，則變態(tai)為馬(ma)氏體相(xiang)(xiang)。在γ環形(xing)圈外側，從高溫到常溫以(yi)(yi)穩定的(de)鐵(tie)素體相(xiang)(xiang)（α）存在。馬(ma)氏體系列不(bu)(bu)銹(xiu)鋼、鐵(tie)素體系列不(bu)(bu)銹(xiu)鋼就是(shi)含有這些金相(xiang)(xiang)組(zu)織的(de)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。所(suo)(suo)以(yi)(yi)Fe-Cr系列不(bu)(bu)銹(xiu)鋼一般不(bu)(bu)是(shi)馬(ma)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼，就是(shi)鐵(tie)素體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。

  從(cong)圖(tu)1-8中可以(yi)看(kan)出(chu)，除了在一定濃度(du)、溫度(du)范(fan)(fan)圍(wei)形(xing)成。相(xiang)外，在相(xiang)當大(da)的(de)(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)范(fan)(fan)圍(wei)內形(xing)成α相(xiang)（鐵素(su)體）。仔(zi)細分(fen)(fen)析Fe-Cr相(xiang)圖(tu)的(de)(de)(de)(de)左側(ce)部分(fen)(fen)，在鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)小于(yu)(yu)(yu)8％時，隨(sui)鉻(ge)(ge)(ge)量(liang)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)多，A4點(dian)降(jiang)(jiang)低，A3點(dian)也降(jiang)(jiang)低；鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)大(da)于(yu)(yu)(yu)8％時，隨(sui)鉻(ge)(ge)(ge)量(liang)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)多，A3點(dian)升高(gao)，A4點(dian)降(jiang)(jiang)低，從(cong)而在鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)小于(yu)(yu)(yu)12.5％的(de)(de)(de)(de)范(fan)(fan)圍(wei)內形(xing)成封(feng)閉(bi)的(de)(de)(de)(de)γ圈。這(zhe)表明，鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)大(da)于(yu)(yu)(yu)12.5％的(de)(de)(de)(de)Fe-Cr合金，就(jiu)不(bu)再出(chu)現γ相(xiang)。因而，高(gao)鉻(ge)(ge)(ge)不(bu)銹鋼(gang)，如Cr17、Cr25、Cr28等，都(dou)是鐵素(su)體不(bu)銹鋼(gang)，這(zhe)些(xie)鋼(gang)從(cong)高(gao)溫到室溫都(dou)是體心立方（bcc）點(dian)陣，即不(bu)論加(jia)熱(re)和冷(leng)卻都(dou)不(bu)發(fa)生α→γ相(xiang)變。

2. Fe-Cr-Ni-Mn 不銹鋼

  從(cong)冶金觀點(dian)來說，奧氏體(ti)組織無論對(dui)鋼(gang)廠還是(shi)對(dui)加工制造(zao)廠都是(shi)他們所(suo)希望(wang)和需要的(de)(de)組織結構。在(zai)不銹鋼(gang)中，可以(yi)使用(yong)其(qi)他奧氏體(ti)形成元素，如錳、氮(dan)、銅(tong)等(deng)來部分地代替鎳以(yi)保持其(qi)奧氏體(ti)組織。在(zai)由于鎳的(de)(de)供應(ying)短缺(que)的(de)(de)情(qing)況下(xia)，這種200類型的(de)(de)節(jie)鎳型鋼(gang)得到了極大(da)的(de)(de)發(fa)展。這類鋼(gang)在(zai)卡車、拖車、汽(qi)車以(yi)及(ji)軌道交通等(deng)的(de)(de)制造(zao)中得到大(da)量(liang)應(ying)用(yong)。

  Fe-Cr-Mn三元(yuan)系中，既有縮小γ相(xiang)(xiang)區(qu)的(de)(de)元(yuan)素(su)(su)Cr，又(you)有擴大γ相(xiang)(xiang)區(qu)的(de)(de)元(yuan)素(su)(su)Ni或Mn，在(zai)(zai)這種(zhong)情況(kuang)下，不(bu)銹鋼的(de)(de)組織就(jiu)要由給(gei)定成(cheng)分(fen)的(de)(de)合金在(zai)(zai)Fe-Cr-Mn相(xiang)(xiang)圖(tu)中的(de)(de)位置來確定。例如，在(zai)(zai)Fe-Cr-Mn三元(yuan)相(xiang)(xiang)圖(tu)的(de)(de)1000℃等溫(wen)截面上（圖(tu)1-9）可以看出(chu)，Mn擴大γ相(xiang)(xiang)區(qu)的(de)(de)能(neng)力比Ni小，含(han)錳的(de)(de)奧氏體(ti)(ti)溶解促成(cheng)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)的(de)(de)元(yuan)素(su)(su)Cr的(de)(de)量最多只有14％。Cr17Mn13鋼的(de)(de)成(cheng)分(fen)示態點在(zai)(zai)γy+αα兩相(xiang)(xiang)區(qu)；由于(yu)含(han)錳奧氏體(ti)(ti)有足(zu)夠的(de)(de)穩定性，在(zai)(zai)冷至室溫(wen)的(de)(de)過(guo)程中不(bu)發(fa)生相(xiang)(xiang)變(bian)，因而得到的(de)(de)是奧氏體(ti)(ti)加鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)的(de)(de)雙相(xiang)(xiang)組織。

  在(zai)1955年，12Cr17Mn6Ni5N（201）型不銹鋼被AISI接納為標準(zhun)成分。12Cr18Mn9Ni5N（202）型也被采用。

  當把兩種(zhong)選擇(ze)的(de)(de)材料的(de)(de)各(ge)種(zhong)性能進行比較時，就會(hui)發(fa)現200系(xi)(xi)(xi)列具有一些明顯的(de)(de)優(you)點。200系(xi)(xi)(xi)列合金較高的(de)(de)退火強度對某(mou)些用途是非常(chang)重要的(de)(de)，而(er)且在生產和加工中也會(hui)發(fa)現許多優(you)點。除此之外，200系(xi)(xi)(xi)列不銹鋼(gang)的(de)(de)價格也比300系(xi)(xi)(xi)列的(de)(de)低。

3. Fe-Cr-Ni 不銹(xiu)鋼(gang)

  Fe-Cr-Ni系(xi)列狀(zhuang)態圖(tu)如圖(tu)1-9所示(shi)。Ni是穩定奧氏(shi)體相(xiang)（y）的元素(su)，30％Ni將γ區(qu)擴大至500～1450℃區(qu)間內。

  Fe-Cr-Ni三元(yuan)(yuan)系中，既(ji)有(you)縮小γ相區的(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)Cr，又有(you)擴(kuo)大γ相區的(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)Ni或Mn，在(zai)這種情況下，不銹鋼的(de)(de)組(zu)織就要由給定成分的(de)(de)合金在(zai)Fe-Cr-Ni相圖中的(de)(de)位置來(lai)確定。例如，在(zai)Fe-Cr-Ni三元(yuan)(yuan)相圖的(de)(de)1100℃等溫(wen)截(jie)面上（圖1-10），Cr18Ni8的(de)(de)成分示態點(dian)在(zai)γ相區，于是，這種成分的(de)(de)鋼快冷(leng)至室溫(wen)后(hou)，即可得(de)到單相奧氏(shi)體組(zu)織。