开云APP 开云官网入口开云APP 开云官网入口开云APP 开云官网入口1、不锈钢中的各元素作用不锈钢中的各元素作用详解目前，已知的化学元索有100多种，在工业中常用的钢铁材料中可以遇到的化 学元素约二十多种。对于人们在与腐蚀现象作长期斗争的实践而形成的不锈钢 这一特殊钢系列来说，最常用的元素有I几种，除了组成钢的基本元素铁以外, 对不锈钢的性能与组织影响最大的元素是：碳、钻、镰、猛、硅、钳、钛、铠、 钛、镭、氮、铜、钻等。这些元素中除碳、硅、氮以外，都是化学元素周期表 中位于过渡族的元索。实际上工业上应用的不锈钢都是同时存在几种以至十几种元素的，当几种元素 共存于不锈钢这一个统一体中时，它们的影响要比单独存在时复杂得多，因为 在这种情况下不仅要考虑各元素口身的作用,而且要注意它们互和Z间的影 响，I大I此不锈钢的组织决定于各种元素影响的总和。一、各种元索对不锈钢的性能和组织的影响和作用i-m在不锈钢中的决定作用：决定不锈钢性属的元素只有一种，这 就是锯，每种不锈钢都含有一定数量的銘。迄今为止，述没有不含馅的不锈钢。 珞z所以成为决定不锈钢性能的主要元素，根木的原因是向钢中添加珞作为合 金元素以后，促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。这种 变化
2、可以从以下方面得到说明： 馅使铁基固溶体的电极电位提高 銘吸收铁的电子使铁钝化钝化是由于阳极反应被阻止而引起金属与合金耐腐蚀性能被提高的现象。构成 金属与合金钝化的理论很多，主要有薄膜论、吸附论及电子排列论。1-2.碳在不锈钢中的两重性碳是工业用钢的主耍元素之一，钢的性能与组织在很犬程度上决定于碳在钢中 的含量及其分布的形式，在不锈钢小碳的影响尤为显著。碳在不锈钢中对组织 的影响主要表现在两方面，一方面碳是稳定奥氏体的元素，并且作用的程度很 大（约为牒的30倍），另一方面由于碳和鉛的亲和力很大，与铭形成一系列 复杂的碳化物。所以，从强度与耐腐烛性能两方面来看，碳在不锈钢中的作用 是互相矛盾的。认识了这一影响的规律，我们就可以从不同的使用要求出发，选择不同含碳量 的不锈钢。例如工业中应用最广泛的，也是最起码的不锈钢00134Crl3这五个钢号 的标准含路量规定为1214%,就是把碳要与縮形成碳化縮的因素考虑进去以 后才决定的，目的即在于使碳与銘结合成碳化銘以后，固溶体中的含銘量不致 低于117%这一最低限度的含銘量。就这五个钢号来说由于含碳量不同，强度与耐腐蚀性能也是有区别的， 0013
3、2Crl3钢的耐腐蚀性较好但强度低于3Crl3和4Crl3钢，多用于制造结 构零件，后两个钢号由于含碳较高而可获得高的强度多用于制造弹簧、刀具等 要求高强度及耐磨的零件。又如为了克服188銘银不锈钢的晶间腐蚀，可以 将钢的含碳量降至0. 03%以下，或者加入比钮和碳亲和力更大的元素（钛或 锂）,使之不形成碳化辂，再如当高硕度与耐磨性成为主要要求时，我们可以 在增加钢的含碳量的同时适当地提高含钻量，做到既满足硬度与耐磨性的要 求，又兼顾一定的耐腐蚀功能，工业上用作轴承、量具与刃具冇不锈钢9Crl8 和9Crl7MoVCo钢，含碳量虽高达0. 850.95%,由于它们的含路量也相应地 提高了，所以仍保证了耐腐蚀的耍求。总的來讲，耳前工业中获得应用的不锈钢的含碳量都是比较低的，人多数不锈 钢的含碳量在0.104%Z间，耐酸钢则以含碳0.10.2%的居多。含碳量 大于0.4%的不锈钢仅占钢号总数的一小部分，这是因为在大多数使用条件下, 不锈钢总是以耐腐蚀为主耍FI的。此外，较低的含碳量也是出于某些工艺上的 要求，如易于焊接及冷变形等。1-3. 在不锈钢中的作用是在与铭配合后才发挥出来的 繚是优
4、良的耐腐蚀材料，也是合金钢的重要合金化元索。镰在钢中是形成奥氏 体的元索，但低碳银钢要获得纯奥氏体组织，含银量耍达到24%；而只有含银 27%时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变。所以银不能单独构成不锈 钢。但是谋与珞同时存在于不锈钢中时，含牒的不锈钢却具有许多可贵的性能。 基于上面的情况可知，锌作为合金元素在不锈钢中的作用，在于它使高珞钢的 组织发生变化，从而使不锈钢的耐腐蚀性能及工艺性能获得某些改善。1-4.镒和氮可以代替銘银不锈钢中银銘鎳奥氏体钢的优点虽然很多，但近几I年来由于银基耐热合金与含银20%以 下的热强钢的大量发展与应用，以及化学工业日益发展对不锈钢的需要量越來 越人，而牒的矿藏量较少口又集中分布在少数地区，因此在世界范围内出现了 镰在供和需方面的矛盾。所以在不锈钢与许多其他合金领域（如大型铸锻件用 钢、工具钢、热强钢等）中，特别是银的资源比较缺乏的国家，广泛地开展了节银和以其他元素代银的科学研究与生 产实践，在这方面研究和应用比较多的是以猛和氮來代替不锈钢与耐热钢中的Wo镒对于奥氏体的作用与银相似。但说得确切一些，镒的作用不在于形成奥氏体, 而是在于它降低钢的临界
5、淬火速度，在冷却时增加奥氏体的稳定性，抑制奥氏 体的分解，使高温下形成的奥氏体得以保持到常温。在提高钢的耐腐蚀性能方 面，猛的作用不大，如钢中的含镒量从0到10. 4%变化，也不便钢在空气与酸中的耐腐蚀性能发生明显的改 变。这是凶为镒对提高铁基固溶体的电极电位的作用不人，形成的氧化膜的防 护作用也很低，所以工业上虽有以猛合金化的奥氏体钢（如40Mnl8Cr4, 50Mnl8Cr4WN ZGMnl3钢等），但它们不能作为不锈钢使用。镭在钢中稳定奥氏体的作用约为牒的二分之一，即2%的氮在钢中的作用也是 稳定奥氏体，并且作用的程度比繚还要大。例如，欲使含18%珞的钢在常温下 获得奥氏体组织，以镒和氮代银的低银不锈钢与元银的馅镒氮不诱钢，目前已 在工业中获得应用，有的已成功地代替了经典的18-8锯镰不锈钢。1-5.不锈钢中加钛或覩是为了防止晶间腐蚀。1-6. 和铜可以提高某些不锈钢的耐腐蚀性能。1-7 .其他元索对不锈钢的性能和组织的影响以上主耍的九种元素对不锈钢的性能和组织的影响，除这些元素对不锈钢性能 与组织影响较大的兀素以外，不锈钢小述含有一些其他的元素。有的是和一般 钢一样为常存杂质元
6、素，如硅、硫、磷等.也有的是为了某些特定的目的而加 入的，如钻、硼、硒、稀土元素等。从不锈钢的耐腐蚀性能这一主要性质來说, 这些元素相对于已讨论的九种元索，都是非主要方面的，虽然如此，但也不能 完全忽略，因为它们对不锈钢的性能与组织同样也发生影响。硅是形成铁素体的元素，在一般不锈钢中为常存杂质元素。钻作为合金元索在钢中应用不多，这是因为钻的价格高及其在其它方面（如高 速钢、硬质合金、钻基耐热合金、磁钢或硬磁合金等）有着更垂耍的用途。在 一般不锈钢中加钻作合金元素的也不多，常用不锈钢如9Crl7MoVCo钢（含 1.2-1. 8%钻）加钻，目的并不在于提高耐腐蚀性能而在于提高硬度，因为这 种不锈钢的主要用途是制造切片机械刃具、剪刀及手术刀片等。硼：高锯铁素体不锈钢Crl7Mo2Ti钢中加0005%硼，可使在沸腾的65%醋 酸中的耐腐蚀性能提高。加微量的硼（0.00060.0007%）可使奥氏体不锈钢 的热态塑性改善。少量的硼由于形成低熔点共晶体，使奥氏体钢焊接时产生热 裂纹的倾向增大，但含有较多的硼（0. 50. 6%）时，反而可防止热裂纹的 产生。因为当含有0. 50. 6%的硼时，形
7、成奥氏体一硼化物两相组织，使焊 缝的熔点降低。熔池的凝同温度低于半溶化区时，母材在冷却时产生的张应力, 市处于液态.固态的焊缝金属承受，此吋是不致引起裂缝的，即使在近缝区形 成了裂纹，也可以为处于液态一固态的熔池金属所填充。含硼的縮银奥氏体不 锈钢在原子能工业中有着特殊的用途。磷：在一般不锈钢小都是杂质元素，但其在奥氏体不锈钢中的危害性不像在一 般钢中那样显著，故含量可允许高一些，如有的资料提出可达0. 06%,以利 于冶炼控制。个别的含猛的奥氏体钢的含磷量可达0. 06% （如2Crl3NiMn9钢） 以至0.08% （如Crl4Mnl4Ni钢）。利用磷对钢的强化作用，也有加磷作为时 效硬化不锈钢的合金元素,PH17-10P钢（含0. 25%磷）乃PH-HNM钢（含030 磷）等。硫和硒：在一般不锈钢中也是常有杂质元素。但向不锈钢中加0. 20. 4%的 硫，可提高不锈钢的切削性能，硒也具有同样的作用。硫和硒提高不锈钢的切 削性能，是因为它们降低不锈钢的韧性，例如一般18 8珞镰不锈钢的冲击值 可达 30 公斤/厘米 2。含 0. 31 %硫的 18-8 钢（0. 084%C 18. 15%Cr、9 25% Ni）的冲击值为1. 8公斤/平方厘米；含0。22%硒的18-8钢（0. 094%C、 18. 4%Cr、9%Ni）的冲击值为3. 24公斤/平方厘米。硫与硒均降低不锈钢 的耐腐蚀性能，所以实际应用它们作为不锈钢的合金化元素的很少。稀土元索：稀土元索应用于不锈钢，目前主要在于改善工艺性能方面。如向 Crl7Ti钢和Crl7Mo2Ti钢中加少量的稀土元素，可以消除钢锭中因氢气引起的 气泡和减少钢坯中的裂纹。奥氏体和奥氏体一铁素体不锈钢中加0. 020. 5% 的稀土元素（肺铜合金），可显著改善锻造性能。曾有一种含19. 5%钻、23% 镰以及钢铜猛的奥氏体钢，由于热加工工艺性能在过去只能生产铸件，加稀土 元索后则可轧制成各种型材。
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