鉻在鋼中是鐵素體形成元素。從圖9.7可以看出,在1100℃的Fe-Cr-Ni三元系等溫截面圖中,隨著鎳含量的減少和鉻含量的增加,合金從單一的y相區將過渡到a+y雙相區,合金中將出現鐵素體相。圖9.8為Fe-Cr-Ni三元合金自1100℃快冷至室溫后的組織,一些常用奧氏體不銹鋼(gang)的成分正處于該圖中y相區內靠近a+γ雙相區下部邊界線的地方,有的已跨入雙相區,因而這些奧氏體不銹鋼中很容易出現少量鐵素體。
在(zai)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中為了(le)某種(zhong)需(xu)要而加入的(de)(de)(de)一(yi)(yi)些元素(su)中,有的(de)(de)(de)和(he)(he)鎳一(yi)(yi)樣是奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)形成(cheng)元素(su),有的(de)(de)(de)則(ze)和(he)(he)鉻(ge)一(yi)(yi)樣是鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)形成(cheng)元素(su)。在(zai)大量(liang)(liang)(liang)試驗(yan)研(yan)究的(de)(de)(de)基礎上,一(yi)(yi)些研(yan)究者提出(chu)(chu)了(le)鉻(ge)當量(liang)(liang)(liang)和(he)(he)鎳當量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)概念和(he)(he)計算公式(shi),如(ru)式(shi)(9.3)~式(shi)(9.6),并據(ju)此提出(chu)(chu)了(le)一(yi)(yi)些不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)組織(zhi)圖(tu)(tu)(tu)(圖(tu)(tu)(tu)9.13、圖(tu)(tu)(tu)9.14),可以用(yong)于(yu)近似估計鋼(gang)(gang)中可能形成(cheng)的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)含(han)量(liang)(liang)(liang)。圖(tu)(tu)(tu)9.44為室溫下(xia)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)變形材的(de)(de)(de)組織(zhi)與鉻(ge)、鎳當量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)關(guan)系。一(yi)(yi)般情(qing)況下(xia),常用(yong)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)含(han)量(liang)(liang)(liang)不(bu)(bu)過百分(fen)之(zhi)幾,在(zai)含(han)量(liang)(liang)(liang)較低時以小塊狀(zhuang)分(fen)布于(yu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)晶界處,若含(han)量(liang)(liang)(liang)稍(shao)高,會拉成(cheng)長條狀(zhuang)(圖(tu)(tu)(tu)9.45)。奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中一(yi)(yi)旦有鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)生(sheng)成(cheng),用(yong)熱處理或再加工等(deng)方法(fa)(fa)均(jun)無法(fa)(fa)消(xiao)除。
由于(yu)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)與(yu)奧氏體(ti)(ti)基體(ti)(ti)之間的(de)化學成(cheng)分、力(li)學性能、熱穩定(ding)(ding)(ding)性等方(fang)面的(de)差異,鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)的(de)出現(xian)對奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)性能帶來一些不(bu)利的(de)影響:使熱加(jia)工產生裂紋的(de)傾向(xiang)(xiang)增加(jia),在斜軋穿孔制(zhi)管生產加(jia)工中(zhong)(zhong)的(de)危害性尤為顯著;導致(zhi)在很多(duo)腐蝕環(huan)境(jing)中(zhong)(zhong)的(de)耐(nai)蝕性惡化;在高溫下較長時(shi)(shi)間保持時(shi)(shi),鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)會(hui)轉變為。相(xiang)使鋼(gang)(gang)變脆等。在通常(chang)情況下應盡(jin)量避免(mian)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)的(de)形成(cheng),但(dan)在不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)縫(feng)金屬中(zhong)(zhong)有少量鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)的(de)存在會(hui)降低(di)焊(han)縫(feng)熱裂紋傾向(xiang)(xiang),因此用(yong)于(yu)焊(han)接材料的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)都含有一定(ding)(ding)(ding)量的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)。奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)α相(xiang)面積(ji)(ji)的(de)測定(ding)(ding)(ding)方(fang)法(fa)(fa)和(he)評級(ji)標準見(jian)GB/T 13305-2008《不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)α-相(xiang)面積(ji)(ji)含量測定(ding)(ding)(ding)方(fang)法(fa)(fa)》。
為了防止奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中生(sheng)成鐵(tie)素(su)體,根(gen)本的方法是(shi)提(ti)高鋼(gang)(gang)中的奧(ao)氏體形成元素(su)的含量。首先是(shi)鎳(nie),但從經濟角度考慮,氮和錳也(ye)受(shou)到重視。氮抑制(zhi)鐵(tie)素(su)體的能力為鎳(nie)的30倍,氮又有(you)改善耐蝕性和提(ti)高強度的作用(yong),因而用(yong)氮合金化的奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的數量和氮合金化的程度與(yu)日俱增。