各种元素含量对不锈钢组织的影响和作用程度

不锈钢常识 / 2026-04-27 08:00:00 不锈钢组织
各种元素含量对不锈钢组织的影响和作用程度
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    因化学元素含量的上下限和热处理状态的差异，从各元素对不锈钢组织的影响和作用程度来看，基本上有两类元素。一类是形成或稳定奥氏体的元素：碳、镍、锰、氮和铜等，其中碳和氮作用程度最大。另一类是缩小甚至封闭γ相区即形成铁素体的元素：铬、硅、钼、钛、铌、钽、钒、钨和铝等，其中铌的作用程度最小。



    不锈钢的组织有以下几种组织类型：


    1. 奥氏体不锈钢


       奥氏体不锈钢有Fe-Cr-Ni、Fe-Cr-Ni-Mo、Fe-Cr-Ni-Mn等系列。为改善某些性能，满足特殊用途要求，在一些钢中单独或复合添加了氮、铌、铜、硅等合金元素。奥氏体不锈钢通常在室温下为纯奥氏体组织，也有一些奥氏体不锈钢室温下的组织为奥氏体加少量铁素体，这种少量铁素体有助于防止热裂纹的产生。奥氏体不锈钢不能用热处理方法强化，但由于这类钢具有明显的冷加工硬化性，可通过冷变形方法提高强度。经冷变形产生的加工硬化，可采用固溶处理使之软化。


    2. 铁素体不锈钢


       今年来铁素体不锈钢逐渐向低碳高纯度发展，使铁素体不锈钢的脆化倾向和焊接性得到明显改善。该类钢在固溶状态下为铁素体组织。当钢中w（Cr）超过16%时，仍存在加热脆化倾向。在400～600℃温度区间停留易出现475℃脆化，在650～850℃温度区间易引起σ相析出而导致的脆化，加热至900℃以上易造成晶粒粗化，使韧性降低。这类钢还有脆性转变特性，其脆性转变温度与钢中碳、氮含量，热处理时的冷却速度以及截面尺寸有关，碳、氮含量越低，截面尺寸越小，脆性转变温度越低。475℃脆化和σ相析出引起的脆化，可通过热处理方法予以消除。采用516℃以上短时加热后空冷，可消除475℃脆化，加热到900℃以上急冷可消除σ相脆化。


    3. 马氏体不锈钢


      马氏体不锈钢w（Cr）范围在12%～18%，w（C）范围在0.1%～1.0%，也有一些含碳量更低的马氏体不锈钢，如0Cr13Ni5Mo等。马氏体不锈钢加热时可形成奥氏体，一般在油或空气中冷却即可得到马氏体组织，含碳量较低的马氏体不锈钢淬火状态的组织为板条马氏体加少量铁素体，如1Cr13、1Cr17Ni2、0Cr16Ni5Mo等。当w（C）超过0.3%时，正常淬火温度加热时碳化物不能完全固溶，淬火后的组织为马氏体加碳化物。


      马氏体不锈钢可以达到很宽的强度范围，屈服强度可以从退火状态下的275MPa到淬火+回火状态下的1900MPa。对于大多数的工程应用，淬火后的钢一般要进行回火，以得到所需的韧性和塑性。


    4. 铁素体-奥氏体双相不锈钢


      铁素体-奥氏体双相不锈钢室温下的组织为铁素体加奥氏体，通常铁素体的体积分数不低于50％。双相不锈钢与奥氏体不锈钢相比，具有较低的热裂倾向，而与铁素体不锈钢相比，则具有较低的加热脆化倾向，其焊接热影响区铁素体的粗化程度也较低。但这类钢仍然存在铁素体不锈钢的各种加热脆性倾向。


    5. 沉淀硬化不锈钢


      沉淀硬化不锈钢包括马氏体沉淀硬化不锈钢、半奥氏体沉淀硬化不锈钢和奥氏体沉淀硬化不锈钢。由于这类钢中含有较多硬化元素，比普通奥氏体不锈钢的焊接性差。


      


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