合金元素對(duì)鐵素體不銹鋼組織和性能的影響

1、合金元素對(duì)鐵素體不銹鋼組織和性能的影響常用鐵素體不繡鋼，按鋼中鉻含量分類主要有 Cr11% 15%型、Cr16 % 20% 型和Cr21%30%型三種。而對(duì)鐵素體不銹鋼組織和性能影響最大的合金元素主 要是Cr, Mo C和N以及Ni。當(dāng)然，有的鐵素體不銹鋼中還含有 Ti , Nb, Cu等， 它們對(duì)鐵素體不銹鋼的組織和性能也有一定的影響，下面將就這些合金元素的作用和影響加以扼要介紹。1.1鉻的影響表3-2不同錯(cuò)的鐵素體不銹關(guān)由于cr相的析出 （475 C保證IOOOIi ）而弓|起的硬度變優(yōu)鋼中恪%布氏殛度*鋼中錯(cuò)盤.%布氏硬度*15IX)?0.126015.91952L9270J7.0223

2、?3.7渤IMr 2522B.7320* IE常退火態(tài)御的便度鉻是使鐵素體不銹鈉具有鐵素體組織并具有良好耐蝕性的主要元素no100908070I10100 JOOO時(shí)間,hI 3 21伍耐吊鎬城怕欽刎 4：儒轉(zhuǎn)門zr榊析川川謝觀加建喪變化鐵素體不銹鋼中，隨鉻量的增加對(duì)鋼的組織的主要影響是加速相和匚相的形成和沉淀并使鋼的鐵素體晶粒更加粗大。這些因素反映在對(duì)鐵素體不銹鋼性 能的影響上，主要是脆化傾向的增加。表3-2和圖3-21圖3-22指出了一些試驗(yàn)結(jié)果。前面已述及 匚相的析出將降低鐵素體不銹鋼的耐蝕性，而:相的沉淀在一些介質(zhì)中，同樣顯著降低鋼的耐蝕化（圖3-23 ）。600350 5007009

3、00 1100溫度,C姿區(qū)出U350500700 900 1100租度弋圖3-22帙索休不銹鋼屮餡星.時(shí)效泯度時(shí)間對(duì)鋼的硬度的影削(a) lOOh: (bMOOOh040050060(i溫度JC2 8 4n 55 2 Io o o HO4+25/6a）ml F$（SQ片那聘瘟度由圖3-28中可知，當(dāng)合金中的鉻量為10%13%時(shí)，臨界鈍化電流曲線（Ep曲線）在虛線區(qū)出現(xiàn)了由活性態(tài)到鈍化態(tài)的過(guò)渡階段。當(dāng)鉻含量超過(guò)13%時(shí)，合金進(jìn)人了鈍化態(tài)。在25C 1M硫酸中，在穩(wěn)定鈍化區(qū)Fe Cr合金維持鈍態(tài) 電流（ip即鈍態(tài)下的腐蝕電流），隨合金中鉻量的增加而逐漸減小，合金也就越 耐蝕。在活性溶解區(qū)，由于腐蝕

4、電位隨合金中鉻量增加而向負(fù)電位方向移動(dòng)。所以Fe-Cr合金的活性溶解（即腐蝕）速率隨合金中鉻量增加而升高。從圖3-29的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出（圖中加入了設(shè)想的陰極極化曲線，曲線I代表了在鹽酸或 稀硫酸中的氫去極化過(guò)程，曲線U代表在硝酸中的氧去極化過(guò)程。）可以看出，在10%硫酸或鹽酸中，除含鉻量很高的合金外合金在陰極、陽(yáng)極極化物曲線 均交于陽(yáng)極曲線的溶解段，如曲線上1，2，3，4，鉻含量越高，腐蝕電流密度越大。含鉻24%的合金，依腐蝕的具體條件而定，曲線若交于活性溶解段 則腐蝕甚大，而若交于鈍化區(qū)、則腐蝕很小。當(dāng)鉻含量 24%時(shí)，陰極極化曲線 就交于鈍化區(qū)，合金則具有耐蝕性。在10%硝酸中，陰極、陽(yáng)

5、極極化曲線相交于圖中1, 2, 3, 4,點(diǎn)，腐蝕電流隨合金中鉻量的增加而顯著減小。當(dāng)含鉻量在13%以上時(shí)，曲線交于鈍化區(qū)，則合金耐蝕。表3-3 5 Mo對(duì)鐵素體不銹鋼耐漫法磷醸腐曲性能的影響- MMoCr0%1%2%3%13%150*15018%*M150*150*21%余部溶肇幾乎仝部溶解0 2320Jfi625%0.0890.0690.06S0.06729%0.0450.041阿第一周期（48h全浸的計(jì)譜僖IS 3-32 詡對(duì)民-Cr介金點(diǎn)蝕電位的影啊OJN 20 溶液.pH2圖3-30系鉻對(duì)鐵素體不銹鋼耐一般（全面）腐蝕性能的影響?？梢钥闯?， 在具有氧化性的酸介質(zhì)中，例如 HN0沖，隨

6、鉻量增加，鋼的耐蝕性顯著提高， 在稀H2SO4稀HCI等還原性酸介質(zhì)中則隨鋼中鉻含量的提高耐蝕性下降。而當(dāng) 向H2SO4等還原性介質(zhì)中加人強(qiáng)氧化劑時(shí)，則隨鉻量的提高鋼的耐蝕性就會(huì)顯著 提尚（圖331），這與強(qiáng)氧化劑的存在促進(jìn)了鉻的鈍化有關(guān)，圖3-31中含鉻12% 時(shí)的腐蝕速度達(dá)6000mm/a而當(dāng)鉻量25%時(shí)，由于鈍化，合金的腐蝕的速度 則趨于零。國(guó)內(nèi)在濕法磷酸條件下（90C, 70% H3PO什4% H2SO什0.5%硫酸鐵十0.5 % F十60ppmcl-）研究了鉻、鉬含量對(duì)鐵素體不銹鋼耐蝕性的影響，部分結(jié)果見表3-3。結(jié)果指出，鉻是鐵素體不銹鋼耐濕法磷酸腐蝕最重要的合金元素；在試驗(yàn)條件下

7、顯著提高鐵素體不銹鋼耐蝕性的鉻量應(yīng)25%。采用X射線光電子語(yǔ)儀（XPS進(jìn)行表面膜分析的結(jié)果表明，鉻的有效作用在于形成致密且穩(wěn)定的Cr2o3 ;氧化膜且富集于膜的內(nèi)層處。7 5 3 1 p6呂 P )&L 圖3-33 錯(cuò)對(duì)Fe-Cr臺(tái)金耐點(diǎn)蝕性能的影響溶液室脫試軽 天表3-4幾種鐵素體不銹鋼的耐縫隙腐爐性能與一種 高5 嗎MO奧氏體不鐫鋼相比較的結(jié)果UNS化學(xué)成分：Cr Mo N N Cu在過(guò)濾海水中 驛隙IB披更XW膚蝕的 深度* mm臨界縫隙腐 蝕溫度，tN13S904S4465DS44ttO544601 922f2l273 0 2 XXL段3. 99.224.26.70.S1.7o 5 3

8、 RI o GCLO.0.0.0 5 0 0 022,3a匹50時(shí)間】gi巳他囁圖3羽鋼中銘量対鐵索休系鐫鋼胡間腐蝕敏感忤的影響意圖.ABOQ50圖3-37 Mo對(duì)25%Cr鐵素體用銹鋼脆性轉(zhuǎn)變溫度的笑響高純鋼C + N 0.019%. 9S0t 也 水冷處理；非髙純鋼C+N0.08%t 8151 xih,水玲處理；試樣為V熨缺口 -L尺沖曲祥4表3-1中已經(jīng)指出了鉬含量對(duì)18%Cr和20%Cr二種鐵素體不銹鋼中匚相,相析出溫度和時(shí)間的影響?？梢钥闯觯f在含鉻20%的高純鐵素體鋼中，僅對(duì) 相的析出有促進(jìn)作用，而對(duì)含鉻18%的工業(yè)純鐵素體不銹鋼，對(duì) 相和對(duì)；丁 的析出均有促進(jìn)作用。含鉬量高達(dá)5%

9、的高純20% Cr鐵素體不銹鋼僅發(fā)現(xiàn)有相而并無(wú)二相存在，這說(shuō)明鋼中鉬量更有利于鋼中相的形成。2 SOo o O-O 5 On 1 1AH 應(yīng)K圖3陰MoCr對(duì)島純鐵素體不銹鋼硬度的影晌lOOOt x 山,水痔姓理(鋼 tp0).003%- 0.0(15熱；M0.0C33% 0.007%;Si 0.023?.Mn 0.006%)圖3-37中指出了 Mo對(duì)鐵素體不銹鋼脆性轉(zhuǎn)變溫度的影響?？梢钥闯?，對(duì)于含鉻25%的鐵素體不銹鋼而言.無(wú)論是 C十NK 0. 019%的高純鋼。還是C十N 2%后便且合比較明顯的效果。雖然在有些腐蝕環(huán)境中，鐵素體不銹鋼中不Mo. %試馳吋科,d 腐蝕煢g/（m2）試驗(yàn)時(shí)毗

10、d膺率* gi (nr h)00J775J41111()7231無(wú)腐蝕2.513.591531圮腐蝕11 14 J-B 115311136含鉬.即使鋼中鉻量高也很難獲得滿意的耐點(diǎn)濁性，但是鉬在鐵素體不銹鋼中具 有良好耐點(diǎn)蝕作用的前提是鋼中必須含有足夠量的鉻。一般說(shuō)來(lái).鋼中鉻量越高，鉬提高鋼的耐點(diǎn)蝕性的效果越明顯。 研究表明鉬在鐵素體不銹鋼中其耐點(diǎn)蝕的 能力相當(dāng)于鉻的3.0倍。因此人們常常用鐵素體不銹鋼小 Cr%十3x Mo% (或 3.3x Mo %)的量來(lái)表征該鋼號(hào)的耐點(diǎn)蝕力量。此當(dāng)量值越高，貝吐匕鐵素體不銹 鋼的耐點(diǎn)蝕能力越強(qiáng)。向鐵素體不銹鋼件加入鉬，同樣顯著提高鋼的耐縫隙腐蝕性能。其特點(diǎn)

11、與鉬 對(duì)鐵素體不誘鋼耐點(diǎn)蝕性能的影響基本一致。表 3-8和圖3-43圖3-44系部分 試驗(yàn)結(jié)果。關(guān)于鉬對(duì)鐵素體不銹鋼耐應(yīng)力腐蝕性能的影響，則隨鐵素體不銹鋼的化學(xué)成分和試驗(yàn)條件的不同，其所得結(jié)果亦異。從表3-9的結(jié)果可知，向鋼中加人Mo 使16% Cr鐵素體不銹鋼冷軋態(tài)的應(yīng)力腐蝕敏感性提高。當(dāng)鋼中含有Ni時(shí)，Mo的有害作用更加明顯。圖3-45同樣指出了 Mo對(duì)含Nil %的17%Cr鐵素體不銹 鋼的不良影響。但是，由于鉬能顯著提高鐵素體不銹鋼的那點(diǎn)蝕，耐縫隙腐蝕性 能，因此。當(dāng)應(yīng)力腐蝕系以點(diǎn)蝕或縫隙腐蝕為起源時(shí)，含鉬的鐵素體不銹鋼應(yīng)該比不含鉬或低鉬鋼具有更好的耐應(yīng)力腐蝕性能。W 3 -40 Cr

12、, Mo對(duì)尚純鐵索休不銹制耐點(diǎn)蝕性能的影舸 盹/1RQ+G5NHC1M1C ,銘h-2007006005004003002001000101520253035(Cr+Mo) %40-100圖341鐵素體不銹鋼中Cr+ Mott對(duì)鋼的點(diǎn)蝕電位的彫曬（點(diǎn)諛電位越爲(wèi)，鋼的軸蟲性越好）介質(zhì)；刻召療A、Rr、D8010%FeCls20Cr/6JMoi20Cr/6,Mo/ i602BCr/Ni2/4MozzX丿勺Cr/45Mo4020Cr/參/ 5 22Cr/4. 2Mo2. 5Mo .i/一一 1/20XX。未焊接樣焊接樣A011 125303540C” + 3 3Mo%圖342 鐵素體不銹鋼中KI十3

13、.3Mo） %對(duì)訥的耐加小竹能的影響*3-8鋁對(duì)鐵素體不銹鋼耐縫隙腐燭性能的影響(IN Nad)材料產(chǎn)冬縫隙腐蝕的溫度.fAm AMAn3040506025Cr25Cr-lMua25Cr - 2Mo無(wú)28CY - 2Mo無(wú)無(wú)右25Cr-15Mo無(wú)無(wú)25Cr-5Mo有3035Cr + 3M“40o o o o5 3 11-番廳瓊坦一圖3亠43 鐵素休不銹鋼山5 + 3Mo謚對(duì)鋼的耐縫隙廊業(yè)性能的影晌(a) 251： 血?jiǎng)雍Ｋ?2 個(gè)月； (b) 6%FeCK十HC1. pH-1:w圖3-44鉗対高純鐵素體不銹鋼的耐縫隙腐蝕的紙響4.?%NaC, 40t ,帶縫隙的試樣29鏈對(duì)鐵素體不銹鋼耐應(yīng)力腐

14、fife性能的影響 （1401 StMgQSiS）合余宙裂時(shí)間* h1050 t水冷赴理拎軋態(tài)（變形SO%）815b x th*退火態(tài)FelftCr20X3)捫200(1 f 200(3 產(chǎn)Fe-l6%Cr-3%Ni1.6 1 0.5(314 + 0.4(3) 直軋問(wèn)200(3)3| 0.X5)軋尚16%Ct-2%Mq200(3)5.6+ 40)200(1)Ee-l7O%-2%Ni-2%Mo2.0 0.2(3)20+ 0.2(310 02(3)括號(hào)中數(shù)字為試梯數(shù)1.3碳和氮的影響總的說(shuō)來(lái)，在鐵素體不銹鋼中，碳和氮是不受歡迎但又沒(méi)有辦法完全避免的重要元素。碳和氮之所不受歡迎是因?yàn)殍F素體不銹鋼中碳

15、和氮，除了能使鋼強(qiáng)化外，鐵素體不銹鈉性能上的幾乎所有缺點(diǎn)，例如，脆性轉(zhuǎn)變溫度高，缺口敏感性 大，焊后耐蝕性下降等都與鋼中的碳、氮有關(guān)。碳和氮之所以沒(méi)有辦法完全避免 是因?yàn)榇髿庵泻泻芨叩牡?，且煉鋼用原材料鉻、廢鋼等中也都含有碳。在冶煉 過(guò)程中雖然能夠去除部分或大部分鋼中的碳和氮。 但若要完全去除則是非常閑難 的，且鋼中碳、氮越低，鐵素體不銹鋼的成本也就越高。70年代以來(lái)，出現(xiàn)了 工業(yè)生產(chǎn)的低碳、氮和超低碳、氮的高鈍（C+NC 150ppm鐵素體不銹鋼，研究和實(shí)踐表明，雖然鐵素體不銹鋼的一些不足獲得了很大程度的克服，但并未從根本上解決。| 5 - 45 賊。對(duì) 17 （1Cr - l%Ni鋼應(yīng)力

16、厲蝕行為的影咧-J.O3%Mo; A f 19800min 未裂-2.02%Mo; 口 * 9S50niin 末裟0 - 3.06%Mo; O * 14400min 未裂 -5.34%Mo,由于碳和氮都且強(qiáng)烈形成并穩(wěn)定奧氏體，擴(kuò)大Fe-Cr合金小區(qū)的元素，因而，碳和氮對(duì)鐵素體不銹鋼組織的重要影響使:+兩相區(qū)向更高鉻量的方向移動(dòng)。從而使含碳、氮量較高的鐵素體有可能出觀鐵素體+馬氏體（奧氏體）雙向結(jié)構(gòu)。從圖3.23.3中可知，當(dāng)鋼中碳含量為0.013%,氮含量為0.015%寸，兩 相區(qū)鉻含量在11.5%17%而C0.04% N0.03%寸，兩相區(qū)鉻含量可達(dá)12%碳、 氮量更高時(shí)，兩相鉻量區(qū)可高達(dá)

17、26%碳、氮量提高還使兩相區(qū)最寬處的溫度向 更高溫度方向移動(dòng)。碳和氮對(duì)鐵素體不銹鈉組織的另一影響是、 由于碳、氮在鐵素體中的溶解度 很低，因而在高溫加熱后的隨后的冷卻過(guò)程中會(huì)有碳、 氮化物的析出，它們對(duì)鐵 素體不銹鋼的性能產(chǎn)生非常重要的影響。首先是隨碳、氮量的增加，鐵素體不銹鋼的沖擊韌性下降， 特別是當(dāng)鋼中鉻 量高于15% 18%則更為明顯，隨鋼中碳、氮鐵素體不銹鋼的含量增加，鐵素體 不銹鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度明顯上移（圖 3-46圖3-47）。此外，鋼的缺口敏感性，冷卻速度效應(yīng)和尺寸效應(yīng)也隨鋼中碳、氮量的增加而顯著惡化5O0102030406%5O.O1a團(tuán)3-46 詼聽休4；誘訓(xùn)申CN仃C對(duì)神擊

18、憂性的影響.中！同桃松竹.沖心閥性誥m J-47 C + N 對(duì)兒種鐵素體不銹鋼旎性轉(zhuǎn)變溫度前影響需要指出，除碳、氮外，鋼中氧量對(duì)鐵素體不銹鋼韌性也有類似影響，隨氧 量提高，鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度同樣升高（圖 3-48 ）。研究已證實(shí)，碳、氮化物和氧化物的存在是導(dǎo)致鐵素體不銹鋼韌性低，脆性 轉(zhuǎn)變溫度高的主要原因，這些析出物即使其量甚微也常常是應(yīng)力集中的裂紋源。0 0.01 0- 020. 03 0. CM鋼中氧量圖3亠48 創(chuàng)中軾赴対島純 25Cr-3Mo不銹鋼 脆性轉(zhuǎn)變溫度的影 響圖3-49 C + N屋對(duì)鐵素體不誘俶晶間腐蝕傾向的影響C4N 雖 AB20ftI DOOo.oi a to hD t

19、o 時(shí)間山o o WO 0 O8 6 4圖3 - 50 含按0.防的Cr 17鋼埒用一SClN澳氏體鋼織 化物沉淀與品間腐蝕的 溫度-時(shí)間曲線碳和氮在鐵素體不銹鋼中存在，另一重要影響是使鐵素體不銹鋼具有非常高的晶間腐蝕敏感性。不僅隨鋼中C+N量增加，鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕敏感性 增加（見圖349）,而且鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕性敏感遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般18-8奧氏體不銹鋼（圖3-50 ）。一些研究結(jié)果還指出，碳、氮在鐵素體不銹鋼中對(duì)鋼的耐一般腐蝕，耐點(diǎn)蝕，耐縫隙腐蝕、耐應(yīng)力腐蝕性能等都是有害的。圖3-51的結(jié)果指出，C十N量的增加，將顯著提高Cr21Mo3鋼在65%HN03中的腐蝕速度，圖3-52則指出

20、，鋼 中C+N量超過(guò)0.008 %，16% Cr鋼在5% NaCl中的銹點(diǎn)將明顯增加；圖3-52的 結(jié)果表明，隨鋼中C十N量的提高，在10% FeCI3 H20中Cr21M03二種鐵素體 不銹鋼的耐縫隙腐蝕性能也要下降。3 2watt200300400C+N ippni500C + N %童喝&也酒IE 3-51 免址畑沸HNg ：仃C+N凰對(duì)Cr2lMo3鐵厲障tW 耐tk件的笑響闍 3-52 ft 5cNaCI (35 C )C+N晴吋016鐵虞怵側(cè)滯蝕的協(xié)響CrlffMo?IB 2tCrl3Mo2；2l-3TCrlMo3i *工疊生產(chǎn)的JL200300柏 0500C4-N .pptn24

21、26 Z3 30323436Cn%ibi I 1, J Itia I 1 萌005000弭 o2 2 11-Ed*z+n圉H53娥匚HQ 巾 C + N 笛対 Crl*Mo2 和Q2lMo3 S素體鋼配 性陡的影響(試軽120h)圖 3-4 C +同錨SSFe-Ci 金韌 性焊茹勉性弼帕關(guān) 閭腐蝕性舵的影響表3-10和圖3-54指出了鐵素體不銹鋼中為了獲得焊后塑性和耐晶間腐蝕性 能以及一定的室溫韌性，鋼中C+N與含鉻量的關(guān)系。雖然僅為了耐晶間腐蝕，隨 鋼中鉻量增加。C十N量可適當(dāng)放寬，但為了既耐晶間腐蝕又具有較好的塑、韌 性，鋼中C十N量必須嚴(yán)格控制在盡量低的水平上。由于表3-10和圖3-54

22、數(shù)據(jù)的獲得系來(lái)自高純合金，因而，對(duì)于除 C,N, Cr外還含釘Si，Mn S, P等元素0的工業(yè)純鐵素體不銹鋼而言，C+N含量要比表3-10和圖3-54中數(shù)據(jù)為低。義3-汕為了獲鋁耐晶間屬蝕和澤G塑性鋼中C + N的限雖中骼氐%C + N , Jim耐品iHlWfrk悍盲哪tl19f)0 - 80海W - 110W- SOU30W* 2C0no- io)35-250監(jiān)201.4鎳的影響*3 U備對(duì)幾種I錯(cuò)戳義怵不鐫砌3T爲(wèi)力學(xué)性睫的影抽材料一宅駅力學(xué)就能坷.MPUg MPa緘HRB覺(jué)0- 610450- 440如3472*91ETOf too590- KO74-75Cr2JiMo2551139

23、029*島噸M?Sr7?6Ct?JMo4&205152595Cr?9Mi4Ni鎳與碳、氮相似。同樣可使Fe Cr合金的:+兩相區(qū)向更高鉻濃度的方向移動(dòng)（圖3-4）。為了使含鎳的鐵素體不銹鋼具有單一的鈍鐵素體組織，隨鎳量 增加，不僅需要提高鋼中的鉻量，有時(shí)還要加入Mo Ti , Nb等鐵素體形成元素。早期曾認(rèn)為鎳降低28% Cr鐵素體不銹鋼704C時(shí)效后的沖擊韌性，是由 于鎳促進(jìn)鋼中匚鋼中的形成，但是進(jìn)一步研究結(jié)果表明，鎳對(duì)鐵素體不銹鈉中匚 相的析出影響并不顯著。一些試驗(yàn)指出，鎳提高鐵素體不銹鋼的475C腕性，這是由于鎳促進(jìn)了相 的析出。鎳可以使鐵素體不銹鋼的室溫力學(xué)性能，特別是強(qiáng)度和韌性顯者提

24、高并使鋼 的脆性轉(zhuǎn)變溫度下移。一些試驗(yàn)結(jié)果見表3-11，和圖3-55圖3-57。正是由于鎳的良好作用，目前常用的一些高鉻、鉬鐵素體不銹鋼中，在控制鋼中C十N總量的同時(shí)過(guò)加入了 2%4%的Ni一廠：卜0000033 2 1 二去+&陡匚璉說(shuō)圖 3-55 厲站 25Cr-3Mo-O?Nb茨素體不銹鋼室溫韌性的彫胸圖 出好殊1卜丿25%C除索休不誘鋼艙性轉(zhuǎn)變溫廈的彩咆基10一 20國(guó)3-57 偉對(duì)30%Cr鐵素體不銹鋼腕性轉(zhuǎn)變沒(méi)度(813J)的影響0 -貝空蟻應(yīng)爐冶煉：-電了束爐冶煉注：電了束滬冶煤比貞空越應(yīng)爐治侏鋼中C$N就費(fèi)口得多ktcE輕曙H衷3 12 銀討4%濁性的影響兀盍、勉0、悚:Frt

25、l/應(yīng)力嘴燭（匸焊樣和CrMo7mni aKWU Natl4UG 10話優(yōu)息1600HR4.00.Mft業(yè)A1516RR如4,00.邛馳ft 14FiR期0400l3O俺比島1,3RRIWh赫理2K.04,00.40飩化匕0 ?KRMh靜裂以4.00.500.6RR仙斷観4015悴化心0,?RR3鋼耐性性的影響向鐵素體不銹鈉中加入 Ni，在某些介質(zhì)中可進(jìn)一步提高鋼的耐一般腐蝕， 耐點(diǎn)蝕和面縫隙腐蝕性能。表3-12和圖3-58系鎳對(duì)高純Cr28Mo4和高純Cr25Mo3 鋼耐蝕性影響的部分試驗(yàn)結(jié)果。但是對(duì)于鐵素休不銹鋼的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能 而言，鎳的加入則是有害的（表 3-12和圖3-593-

26、61 ）。圖3-59的結(jié)果指出， 18%Cr鋼中隨鎳量增加，鋼的耐應(yīng)力腐蝕性能下降且敏化態(tài)（1050E水冷）較 退火態(tài)具有更高的破裂傾向；圖 3-60的結(jié)果表明，在130C沸MgCI2中，含鎳量在1 %以下，無(wú)論何種狀態(tài)，此鋼對(duì)應(yīng)力腐蝕均不敏感，含鎳量到1.5 %,q?g課體買皆2 q叵茲帝擺珞0. 5 LO INi.% 擁對(duì)鐵 it 怵不鐫鋼時(shí)應(yīng)力腐 饒注施的骸響（在42 %鴨刷旳：屮、創(chuàng)形樣）O 域釋SOO t：咖皿，袪復(fù)； -試1050 C Nnn.水冷;248HU%圖3-tO 躁對(duì)不同狀念的憎叫Cr體不銹謂應(yīng) 力需蝕行為的影確LJ S（5C *lh、退火、空吟；O二沖、L忑變國(guó)炳0%;

27、A -I050C敏叱處理水冷，1 侃 ami* 0009%200 500 1000 2000礦嵌時(shí)閒mmAu- D o o o O2 0 8 6 4 2 劊1悝S5M云協(xié)ffi 3 61 Ni .? 25*Cr-3%M u帙索怵不惦鋼應(yīng)力展蝕傾向的影響（140r AMgQ.試樣的退火態(tài)）-Ni a 15%; 匚H Z 2%:f 1319b*斷: - 35Ni #i Ni-I.M%O Ni*19l%O 麵h未斷冷軋和敏態(tài)化試樣出現(xiàn)了應(yīng)力腐蝕；含鎳量高到 2%在退火、冷軋和敏化三種 狀杰下均出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕斷裂；含鎳量再高，當(dāng)達(dá)到5%時(shí)，僅固溶態(tài)（1050C水冷者）出現(xiàn)斷裂；當(dāng)達(dá)到 8%時(shí)，則僅冷加工

28、念出現(xiàn)斷裂。圖 3-61的結(jié)果則 表明，鐵素體不銹鈉的應(yīng)力腐蝕斷裂，既與含鎳有關(guān)又與所受的應(yīng)力水平有關(guān)。有關(guān)鎳量對(duì)鐵素體不銹鋼應(yīng)力腐蝕行為影響的機(jī)理至今尚未取得一致的見解。般認(rèn)為，鎳的加入對(duì)鐵素體不銹鋼的滑移，膜破裂和再鈍化行為等均產(chǎn)生影響,鎳提高鋼的膜破裂傾向，延緩再鈍化速度并顯著增加鋼的氫脆敏感性。0.5 L0 1q-:Qg課體買皆宣蒞wtefivqsi0248141S-5J 擁對(duì) WMF鐵It 怵不錯(cuò)鋼料應(yīng)力腐 饒注能的彬響f在42 %沸剛旳：屮、和形樣）O “域釋SOOV，血ng半冷； ”試樣KJ50上水冷;圖3- tO 躁討爪同狀態(tài)的憎叫 口螢素?zé)捪耭lsar應(yīng) 力舊蝕行為的影響U

29、8（5t朮1九退火、空冷；O二沖、L態(tài)變形饒0%;A -I050V故化處理.水喰200 5前 1000 2GOOODDO o o 2 o 8 4 2 1檢窗嚶云謝K3-61 Ni i? 25%Cr-3%M q帙素怵不情鋸應(yīng)力屣蝕傾向的影響（140V HfcMgQ.試樣為退火態(tài)）-Ni Q13%; -Nj 2%滄f lJI9h*斷: 一著51 薊 Ni-1.14%O Ni*3.9l%O 外0 h未斷1.5鈦和鈮的影響雖然人們已經(jīng)了解到鐵素體不銹鋼中的碳、氮包括氧等間隙元素的存在是惡 化鋼的韌性、耐蝕性的關(guān)鍵，而且 70年代以來(lái)已通過(guò)二次精煉，真空和電子束 爐冶煉等手段，希望最大限度地降低鋼中 C

30、, N, 0的含量。但實(shí)踐表明在工業(yè) 生產(chǎn)條件下，試圖將鋼中的間隙元素完全去除是不可能的。前已述及，即使鐵素體不銹鋼中C十N量達(dá)到w 150ppm的水平，鋼的一些性能上的不足，特別是焊 后脆性轉(zhuǎn)變溫度高、室溫、低溫韌性差，對(duì)晶間腐蝕較敏感等等仍能顯現(xiàn)出來(lái)。 例如，研究表明，為了防止Cr26Mo1鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕，鋼中C+N量應(yīng)*!0l 20. 30*-彎曲isor期咬. 一硫麒僕席觸試廉赧間鷹詫不合格;O 一冷考刺品甸Kt*為合格袈3-B 一些低破、氮和超低踐 憊鐵景體不銹鋼中$ 氨債和所霜穩(wěn)定化元鬣介金主安域分僧中確.氮覽和卷定化尤素%Fc - 19Cr - 2MuFe-i8Cr-2M

31、O-TiFc-26Cr-IMoFc-2(0-lMo -Ti Fe-25t-4Ni-4Mo Ti 卜25dZ-4Mo-Zb ke-2X.Y-2M0 Fe-m-2Mo4Ni-Nb Fc-29Cr-4MoLc 一 29Cl 4Mo - 2NiFe- 30Cr-2MoC 0.02, N 7 0.020. C-eN 0 0J5.NI IOCrN) 0.60C 0.025. N 0.025. C + N 0.20*4(0-N) 0.80C 0.00$. N 0.015. Nb = B - I9(N)i0.05 03C WHO, NW 0()40 C+ N ?(C十 N)-0 20 10C 0015. N

32、0.015. Ti 0.50C 0.015. NG 0.015. C4N 0035. Nh 045C+N UOIS 4+Nx 0005. JtC + N15.C 0.0i NW 0035. C+N I2(Ct NM 02C OOIO. N 0020. ON ().025C OOIO. N 0020, C + N J 0.025C 0.005. N 0.010. C + N2000500 52 I J23、二酗掃*0-500SO 100l 3-63 向 Crl8W2 鋼屮加Ti對(duì)鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度的形響-50050100圖 3-64 向Crl8Mo2fM中加Nb對(duì)鋼的脆性轉(zhuǎn)變汨度的彬響由于Ti和N

33、b是鐵素體形成元素，在Fe-Cr相圖中可使：+廠相界向低鉻 方向移動(dòng)。因此含鈦、鈮的鐵素體不銹鋼一般均具有單一的鐵素體組織；向鋼 中加人Ti . Nb,可使鋼中鉻的碳，氮化物轉(zhuǎn)而形成 Ti , Nb的碳氮化物并細(xì)化 鐵素體不銹鋼的晶粒。裘3- 14 T1和 m對(duì)高純Cr1Mo2性轉(zhuǎn)変溫度和析出物的影舸fi fit腥性轉(zhuǎn)童溫rth v析出物(TEMSHfr)1抽匸ijnor1200V I2du 匸久Hknin % lOmm3亡K tlkrnTi1WVCD.OOk C + NO.OI5%12114CrNCi.N- 4CrAcn.nn, C+NOiOlJ%710.24%05ftNbNNliN + C

34、i Nb N, MiNLO;NhACniOl, C + N0 0I4%Ti0.40%62M3125TiNTjNKoNb-TiNCD.ftlL C + N0dUTL14012025TiNTINTiN*5-15 iWSb）對(duì)鋼延伸眾的影響制申(C + N) %制中Ti(Nb- %蟬后態(tài)0.005110.03031當(dāng)dCJ?05凹300,060.62K21與鐵素體不銹鋼中的C、N結(jié)合成Ti , Nb的碳，氮化物而抑制鋼中鉻的碳，氮化物的形成，從而提高鐵素體不銹鋼的耐晶間腐蝕性能，這是Ti,Nb在鐵素體不銹鋼中的主要作用。由于 Nb的價(jià)格還高于Ti，因此工業(yè)應(yīng)用的鐵素體不銹鈉 大多采用Ti成Ti+Nb

35、做為穩(wěn)定化元素.但也有一些牌號(hào)由于加Nb還有其它優(yōu)點(diǎn) 而采用Nb做為穩(wěn)定化元素。71對(duì)26%3%Cr鐵豪體不銹鋼烽后跨iftSI性的序響ppm鋼0Ti %挑樣的厚度+ mm1130180*250rs362090*工、45009(r15wo0180*2,5a *17w?5X30a-is180*15圖3-62指出了隨Cr18Mo2鐵素體不銹鋼中C十N量的不同而應(yīng)加入的適宜 太量，也就且說(shuō)要控制鋼中Ti/c十N之比才能獲得滿意的性能。Ti/c十N越高， 即有過(guò)剩Ti，會(huì)使Cr 18Mo2出現(xiàn)冷彎裂紋；Ti/C十N過(guò)低，則又難以防止Cr18Mo2 鋼的晶間腐蝕。表3-13中列入了純度較高，即C十N量較

36、低的一些鐵素體不銹 鋼中的主要成分，碳、氮含量和所需的穩(wěn)定化元素的量，可做為生產(chǎn)和選用低碳、 氮和超低碳、氮鐵素體不銹鋼時(shí)的參考。圖3-65 鋌對(duì)i9Cr-Q4C鋼點(diǎn)慳電位的彬響3 5%NrtClJiXT lOUmAE但是.向鐵素體不銹鋼中加入穩(wěn)定化元素也帶來(lái)了一些其它問(wèn)題.最突出的是鐵素體不銹鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度上移鋼的韌性有所下降。圖 3-63圖3-64指 出了 Ti，Nb對(duì)鐵素體不銹鋼脆件轉(zhuǎn)變溫度的影響。顯然隨鋼中 Ti、Nb的增加.Cr18Mo2鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度提高國(guó)內(nèi)研究了含碳量極低（0.001 % 0.002 %）, C十N0.014% 0.015 %的高純00Cr18Mo2鋼加入Ti

37、 , Nb對(duì)其脆性轉(zhuǎn)變溫度的影響，并探討了它的脆斷機(jī) 制。結(jié)果（表3-14）表明.隨n, Nb的加入，高純00Cr18Mo2鐵素體不銹鋼的 脆性轉(zhuǎn)變溫度上移； 出于鋼中碳含量極低， 因而影響鋼的脆性轉(zhuǎn)度溫度的主要是 Ti ，Nb 的氮化物且隨它們數(shù)且的增加，鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度上升也越多。它們的 沖力斷口均呈解理脆性斷裂，解理花樣的中心都有析出物（或夾雜物）存在，這 些析出物（或夾雜物）在變形過(guò)程中強(qiáng)烈地阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，造成位錯(cuò)塞積.從 而產(chǎn)生應(yīng)力集中，結(jié)果導(dǎo)致解理裂紋在析出物（或夾雜物）附近形核，而后沿解 理面擴(kuò)展直至斷裂。采用蝕抗技術(shù)得出，Cr18Mo2鋼的解理面為100，解理裂紋系沿V 100，方向擴(kuò)展。向鐵素體不銹鋼中加入 Ti，Nb,出于細(xì)化鋼的晶粒等作用，對(duì)提高非高純 鐵素體不銹鋼焊后塑性有著有益的影響。表 3-15 和表 3