在一定溫度條件下,不銹鋼中的合金元素不僅決定鋼的基體組織,而且在冷、熱加工,熱處理,焊接以及在使用過程中,各元素間相互作用還會在不銹鋼基體上析出碳化物、氮化物和各種金屬間化合物。它們的存在對不銹鋼的性能也有重要影響。
一、不銹鋼中常見的(de)(de)化合(he)物及合(he)金元(yuan)素(su)的(de)(de)作用
不銹鋼(gang)中常見的碳、氮化(hua)合(he)物和金屬(shu)間化(hua)合(he)物及(ji)合(he)金元素的作用見表2.1。

二、碳、氮化合(he)物和金屬間(jian)化合(he)物對不(bu)銹(xiu)鋼(gang)性能的(de)影響(xiang)
①. 碳化物
a. 鉻碳(tan)化物(wu)
常(chang)見的是 (或 為、Cr、Mo等(deng)元素)。幾乎存在于所(suo)有各類不銹鋼(gang)中。隨碳量增(zeng)加/降低,鋼(gang)中鉻碳化(hua)物(wu)析(xi)出增(zeng)多/減少。中富鉻且多分布在晶界(jie)上(shang),因而(er)它(ta)的析(xi)出常(chang)常(chang)導致其(qi)周(zhou)圍鉻貧化(hua)而(er)引起不銹鋼(gang)的晶間腐蝕。
b. 鈦和(he)鈮的(de)碳化物
常見的(de)(de)(de)是TiC和NbC。鋼中加入鈦、鈮與(yu)鋼中碳作用便(bian)可(ke)形成TiC、NbC。由于它們(men)與(yu)碳的(de)(de)(de)親和力(li)遠(yuan)遠(yuan)大(da)于鉻,因此TiC、NbC的(de)(de)(de)優先形成可(ke)防止形成所引起(qi)的(de)(de)(de)晶間腐蝕(shi)。TiC和NbC可(ke)提高(gao)不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)室溫(wen)和高(gao)溫(wen)強度,但對鐵素體不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)韌性不(bu)利。
②. 氮(dan)化(hua)物
主要出(chu)現在(zai)含氮的奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)(he)(he)雙(shuang)相不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中。常見(jian)的有和(he)(he)(he) 僅(jin)當(dang)鋼(gang)中含氮量較高(gao)(gao)時才會出(chu)現。沿(yan)晶界析出(chu)也會引(yin)起鉻貧化而提高(gao)(gao)含氮不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的晶間腐蝕敏感性。在(zai)雙(shuang)相不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中,和(he)(he)(he) 在(zai)鐵素(su)體基體上和(he)(he)(he)晶界形(xing)成,還可引(yin)起脆(cui)性。在(zai)鐵素(su)體相中易(yi)析出(chu)也表明(ming)了(le)氮在(zai)鐵素(su)體中的低溶解度和(he)(he)(he)高(gao)(gao)擴散速率的特點。
③. 金(jin)屬間化合物
a’相(xiang)
富鉻(ge)(ge)的FeCr金屬間化(hua)合(he)物,其(qi)含鉻(ge)(ge)量(liang)可高達61%~83%,而含鐵(tie)(tie)量(liang)僅37.0%~17.5%。在鐵(tie)(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中含鉻(ge)(ge)量(liang)>15%便可產生α'。由于它既硬又脆且富鉻(ge)(ge),因此既引起不(bu)銹(xiu)鋼(gang)塑、韌性顯著下降,而且耐蝕性也惡化(hua),α'主要存在于鐵(tie)(tie)素體和F+A雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中。
σ 相
富鉻(ge)的FeCr(Mo)金屬間化合(he)物。鋼中(zhong)鉻(ge)(鉬)量對σ相的形成起主要作(zuo)用。σ相也是(shi)既硬又脆且(qie)富鉻(ge)的金屬間化合(he)物,其周(zhou)圍常常是(shi)貧鉻(ge)區。因此,σ相在使(shi)鋼塑、韌性下(xia)降產(chan)生嚴重(zhong)脆化的同時,也會(hui)導(dao)致(zhi)不銹(xiu)鋼的耐蝕性下(xia)降。
χ相
既(ji)富(fu)鉻又富(fu)鉬(mu)的FeCrMo金屬(shu)間化合物,它(ta)的化學式(shi)為(wei)Fe36Cr12 Mo10和。此化合物常出現在(zai)富(fu)鉻、鉬(mu)的鐵(tie)素體,奧氏(shi)體和F+A 雙(shuang)相不銹(xiu)鋼中,它(ta)對不銹(xiu)鋼性能的影(ying)響(xiang)基本與σ相相同。
γ'相
主要(yao)存在于含有(you)Al、Ti、Nb的(de)沉淀硬(ying)化(hua)(hua)不(bu)銹鋼(gang)和一些(xie)要(yao)求(qiu)耐熱高強度(du)的(de)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)中(zhong),它們的(de)化(hua)(hua)學式有(you)Ni3Al、Ni3Ti、等。γ'較硬(ying),主要(yao)在晶(jing)內彌散析出從而可提高鋼(gang)的(de)室溫和中(zhong)溫強度(du),但并沒有(you)σ 相等的(de)破(po)壞性脆化(hua)(hua)。
β相(xiang)
主要存在于含有Al、Ti的沉(chen)淀硬化不銹(xiu)鋼中,在晶(jing)內彌散析出,提高(gao)不銹(xiu)鋼的室溫(wen)和高(gao)溫(wen)強度。
η相(Laves)
存(cun)在(zai)于含有(you)Ti、Nb、Mo的不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong),它(ta)們的化學(xue)式為、和等,在(zai)晶內析出,由(you)于它(ta)硬而脆,因而對不銹(xiu)鋼(gang)的塑(su)、韌性(xing)有(you)害。
ε相(xiang)
是一(yi)種富銅金屬間相,它(ta)(ta)可(ke)存在于(yu)含有(you)較高(gao)(gao)銅量的(de)所有(you)類型(xing)不銹鋼(gang)中(zhong)。它(ta)(ta)在沉淀硬化不銹鋼(gang)中(zhong)晶內彌散析出后(hou),可(ke)提(ti)高(gao)(gao)鋼(gang)的(de)室溫和(he)(he)中(zhong)溫強度;而在馬氏體、鐵素體和(he)(he)奧氏體等不銹鋼(gang)中(zhong),富銅的(de)ε相還可(ke)使鋼(gang)的(de)表面具有(you)抗(kang)菌性。

