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一、錳的影響
錳和鎳一樣都是促使形成奧氏體的合金元素,因而可以代替鎳(或部分代替),但錳本身并不耐蝕,因此不銹鋼鍛件中不能單獨使用錳作為合金元素。錳對奧氏體的作用與鎳相似,不在于形成奧氏體,而是降低鋼的臨界冷卻速度,在冷卻時增加奧氏體的穩(wěn)定性,抑制奧氏體的分解,使高溫下形成的奧氏體能夠保持到常溫。在提高鋼的耐蝕性方面,錳的作用不大,如鋼中的錳含量在0~10.4% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))之間變化,不會使鋼在空氣與酸中的耐蝕性發(fā)生明顯的改變。 這是因為錳對提高鐵基固溶體電極電位的作用不大,形成氧化膜的防護(hù)作用也很低,所以工業(yè)上雖有錳合金化的奧氏體鋼鍛件,但它們不能作為不銹鋼鍛件使用。完全以錳代替不銹鋼中的鎳存在一定問題,這是因為鉻錳鋼要獲得完全奧氏體組織,除了鉻與錳的適當(dāng)含量以外,還應(yīng)當(dāng)考慮碳的含量。當(dāng)鋼中碳含量低時,將很難得到完全奧氏體組織。如果提高鋼中的碳含量,將會降低鋼的耐蝕性。再之, 鉻錳不銹鋼在500~800°C加熱后,鋼的抗晶間腐蝕能力將會很低,加入鈦和鈮也不能降低它對晶間腐蝕的敏感性。因此,目前應(yīng)用較多的是在18-8鉻鎳型奧氏體不銹鋼的基礎(chǔ)上,以錳代替部分鎳或采用同時加錳和氮的方法來代替全部鎳,以及用錳和氮代鎳的低鎳不銹鋼與無鎳的鉻錳氮不銹鋼,如12Crl7Mn6Ni5N、 20Crl5Mnl5Ni2N和26Crl8Mnl2Si2N等。而且,目前已經(jīng)納入國家標(biāo)準(zhǔn)并獲得應(yīng)用,有的可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的18-8型鉻鎳不銹鋼,如10Crl7Mn9Ni4N和20Crl3Mn9Ni4,具有良好的耐大氣腐蝕性。錳在Cr-Mn-N鋼,增加N的溶解度,對某些有機(jī)酸(如醋酸)會起有利影響。
二、氮的影響
氮是奧氏體穩(wěn)定元素,可提高鋼的強(qiáng)度。在奧氏體不銹鋼或奧氏體-鐵素體不銹鋼中,能增強(qiáng)耐點蝕及縫隙腐蝕性,并減少金屬間σ相在髙溫或焊接時析出的機(jī)會。同時,以氮和錳的復(fù)合合金代替昂貴的鎳,還有提高氮溶解度的優(yōu)點。以氮和錳代鎳的低鎳不銹鋼和無鎳的鉻猛氮不銹鋼鍛件,目前已在工業(yè)上獲得應(yīng)用。這類鋼的典型成分是18Cr-5Ni-8Mn-0. 15N,它比06Crl9Nil0 (0Crl8Ni9)牌號的奧氏體不銹鋼鍛件具有更高的強(qiáng)度和耐蝕性。
三、鉬的影響
在馬氏體鉻不銹鋼鍛件中,鉬除了提髙其耐蝕性外,還能提高鋼的硬度和強(qiáng)度,增強(qiáng)鋼的二次硬化效應(yīng)。這種作用對不銹鋼鍛件十分有利。鉬可以擴(kuò)大還原介質(zhì)中的鈍化范圍,提高鈍化膜強(qiáng)度和耐蝕性,抗HC1及某些有機(jī)酸,耐點蝕及縫隙腐蝕。鉬也可以提高對氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂的能力,特別是在鹵鹽或氯離子的情況下。利用固溶強(qiáng)化的方法,鉬可以提高奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度和馬氏體不銹鋼的抗回火能力。另外,鉬還可以提高鋼的淬透性、高溫強(qiáng)度和抗蠕變性。
四、鈦的影響
鈦與碳的親和力,除鈮以外,在所有合金元素中是最大的,即使含量很少時, 也能顯著降低奧氏體的碳含量,優(yōu)先與碳形成碳化欽,避免了貧鉻區(qū)的形成,防止了晶間腐蝕。
五、鈮的影響
鈮與碳的親和力在所有合金元素中是最大的,因此能與碳優(yōu)先形成碳化鈮,避免了貧鉻區(qū)的形成,防止了不銹鋼鍛件的晶間腐蝕。鈮還可以提高鋼的高溫蠕變斷裂強(qiáng)度。 鎢的碳眾較強(qiáng),和鉬一樣,形成的碳化物在回火時阻礙軟化,鎢還可以提高不銹鋼鍛件的蠕變強(qiáng)度。對鋼的淬透性、回火穩(wěn)定性、力學(xué)性能及熱強(qiáng)性的影 響均與鉬相似。