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(tong)等(deng)元(yuan)素本身具有(you)面心立方(fang)晶格結構，加(jia)入鋼中使(shi)A3下降、A4上升，擴(kuo)大γ相區，并且穩定(ding)γ-Fe，使(shi)高(gao)溫(wen)面心立方(fang)晶格結構的奧(ao)氏體能(neng)夠穩定(ding)到室溫(wen)，沒有(you)相變產生。但銅(tong)的作用比鎳(nie)(nie)、錳小得多，鎳(nie)(nie)、錳在一(yi)定(ding)溫(wen)度范圍(wei)內可與γ-Fe無限互溶。



1. Fe-Cr 不銹鋼


  不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的基本金相(xiang)組(zu)(zu)織可用(yong)Fe-Cr系(xi)(xi)列(lie)狀態圖表示(shi)(shi)，如圖1-8所示(shi)(shi)。在800～1200℃之間，在所謂的γ環形(xing)圈內，是以(yi)奧(ao)氏(shi)(shi)體相(xiang)（y）存(cun)(cun)在。γ相(xiang)急劇冷卻時(shi)，則變態為馬氏(shi)(shi)體相(xiang)。在γ環形(xing)圈外(wai)側(ce)，從高溫(wen)(wen)到(dao)常(chang)溫(wen)(wen)以(yi)穩定的鐵素體相(xiang)（α）存(cun)(cun)在。馬氏(shi)(shi)體系(xi)(xi)列(lie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)、鐵素體系(xi)(xi)列(lie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)就(jiu)是含有(you)這(zhe)些金相(xiang)組(zu)(zu)織的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。所以(yi)Fe-Cr系(xi)(xi)列(lie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)一般(ban)不(bu)是馬氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，就(jiu)是鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。


  從圖(tu)(tu)1-8中可以看出(chu)，除了在一定(ding)濃度(du)、溫(wen)度(du)范圍形成(cheng)。相(xiang)外，在相(xiang)當(dang)大(da)的(de)鉻(ge)含量(liang)范圍內(nei)形成(cheng)α相(xiang)（鐵素(su)體(ti)）。仔細(xi)分析(xi)Fe-Cr相(xiang)圖(tu)(tu)的(de)左(zuo)側部(bu)分，在鉻(ge)含量(liang)小于(yu)8％時(shi)，隨鉻(ge)量(liang)的(de)增多，A4點(dian)降(jiang)低，A3點(dian)也(ye)降(jiang)低；鉻(ge)含量(liang)大(da)于(yu)8％時(shi)，隨鉻(ge)量(liang)的(de)增多，A3點(dian)升高，A4點(dian)降(jiang)低，從而在鉻(ge)含量(liang)小于(yu)12.5％的(de)范圍內(nei)形成(cheng)封閉的(de)γ圈。這(zhe)表明，鉻(ge)含量(liang)大(da)于(yu)12.5％的(de)Fe-Cr合金(jin)，就不再出(chu)現(xian)γ相(xiang)。因而，高鉻(ge)不銹鋼(gang)，如Cr17、Cr25、Cr28等(deng)，都(dou)是鐵素(su)體(ti)不銹鋼(gang)，這(zhe)些(xie)鋼(gang)從高溫(wen)到室溫(wen)都(dou)是體(ti)心立方(fang)（bcc）點(dian)陣，即不論(lun)加熱(re)和冷卻都(dou)不發生(sheng)α→γ相(xiang)變。



2. Fe-Cr-Ni-Mn 不銹鋼


  從冶金觀(guan)點來(lai)說，奧(ao)氏體(ti)組(zu)織無論對鋼(gang)廠(chang)還是對加工制造(zao)廠(chang)都(dou)是他們所希望和需要的組(zu)織結構。在不銹鋼(gang)中(zhong)，可以使用其他奧(ao)氏體(ti)形成(cheng)元素，如(ru)錳、氮、銅(tong)等來(lai)部(bu)分地代(dai)替(ti)鎳(nie)以保持其奧(ao)氏體(ti)組(zu)織。在由于鎳(nie)的供應短(duan)缺的情況(kuang)下，這(zhe)種200類(lei)型的節鎳(nie)型鋼(gang)得到了極大的發展。這(zhe)類(lei)鋼(gang)在卡車、拖(tuo)車、汽車以及軌道(dao)交通等的制造(zao)中(zhong)得到大量應用。


  Fe-Cr-Mn三元(yuan)系(xi)中，既有(you)縮小(xiao)(xiao)γ相(xiang)(xiang)區的(de)(de)元(yuan)素(su)(su)Cr，又(you)有(you)擴大γ相(xiang)(xiang)區的(de)(de)元(yuan)素(su)(su)Ni或Mn，在(zai)這(zhe)種情(qing)況下(xia)，不銹鋼的(de)(de)組(zu)織(zhi)就要由給定(ding)成(cheng)分的(de)(de)合金在(zai)Fe-Cr-Mn相(xiang)(xiang)圖(tu)中的(de)(de)位置來確(que)定(ding)。例(li)如，在(zai)Fe-Cr-Mn三元(yuan)相(xiang)(xiang)圖(tu)的(de)(de)1000℃等(deng)溫截面上（圖(tu)1-9）可以看出，Mn擴大γ相(xiang)(xiang)區的(de)(de)能力比Ni小(xiao)(xiao)，含(han)錳的(de)(de)奧(ao)(ao)氏體(ti)溶解促成(cheng)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)的(de)(de)元(yuan)素(su)(su)Cr的(de)(de)量(liang)最(zui)多只有(you)14％。Cr17Mn13鋼的(de)(de)成(cheng)分示態點(dian)在(zai)γy+αα兩相(xiang)(xiang)區；由于含(han)錳奧(ao)(ao)氏體(ti)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)(de)穩(wen)定(ding)性，在(zai)冷至室溫的(de)(de)過程中不發生相(xiang)(xiang)變，因(yin)而得到的(de)(de)是奧(ao)(ao)氏體(ti)加(jia)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)的(de)(de)雙相(xiang)(xiang)組(zu)織(zhi)。


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  在1955年(nian)，12Cr17Mn6Ni5N（201）型不銹鋼(gang)被AISI接納為標準成分。12Cr18Mn9Ni5N（202）型也被采用。


  當把(ba)兩種(zhong)選(xuan)擇的(de)(de)材(cai)料的(de)(de)各種(zhong)性能(neng)進行比較(jiao)時，就會發現(xian)200系列(lie)(lie)具有(you)一些明(ming)顯的(de)(de)優點(dian)(dian)。200系列(lie)(lie)合金較(jiao)高的(de)(de)退(tui)火強(qiang)度對(dui)某些用途(tu)是(shi)非常重要的(de)(de)，而且在生產和加(jia)工中(zhong)也(ye)會發現(xian)許多優點(dian)(dian)。除(chu)此之(zhi)外(wai)，200系列(lie)(lie)不銹鋼的(de)(de)價格(ge)也(ye)比300系列(lie)(lie)的(de)(de)低(di)。




3. Fe-Cr-Ni 不銹(xiu)鋼


  Fe-Cr-Ni系(xi)列狀態圖如圖1-9所(suo)示。Ni是穩定奧(ao)氏體(ti)相（y）的(de)元(yuan)素，30％Ni將γ區(qu)擴大至500～1450℃區(qu)間內。


  Fe-Cr-Ni三元(yuan)系中，既有(you)縮小(xiao)γ相區(qu)的元(yuan)素Cr，又(you)有(you)擴大γ相區(qu)的元(yuan)素Ni或Mn，在(zai)(zai)這(zhe)種(zhong)情況下，不銹鋼的組(zu)織(zhi)就(jiu)要由給定成分的合(he)金在(zai)(zai)Fe-Cr-Ni相圖中的位置(zhi)來確定。例如，在(zai)(zai)Fe-Cr-Ni三元(yuan)相圖的1100℃等(deng)溫截面上(shang)（圖1-10），Cr18Ni8的成分示態點(dian)在(zai)(zai)γ相區(qu)，于(yu)是，這(zhe)種(zhong)成分的鋼快(kuai)冷至(zhi)室(shi)溫后，即可得到單相奧氏(shi)體組(zu)織(zhi)。