碳和氮在鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼中是不受歡迎的,因為它們除了能使鋼強化外,對鋼的其他各種性能都是不利的,如升高韌脆轉變溫度、增大缺口敏感性、降低焊后耐蝕性等。由于冶金技術的進步,目前工業規模上已可生產出超低碳、氮的高純(C+N含量不大于0.015%)鐵素體不銹鋼,使鐵素體不銹鋼的一些不足得到了很大程度的克服。


  碳和(he)氮都是(shi)擴大Fe-Cr合金中γ相(xiang)(xiang)區(qu)的(de)(de)元素,使α+y兩相(xiang)(xiang)區(qu)向更高鉻含量方(fang)向移動(圖(tu)9.18和(he)圖(tu)9.19),因而(er)使碳、氮含量較高的(de)(de)鐵素體不銹鋼(gang)中可能出現鐵素體+馬(ma)氏體的(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)結(jie)構。


  由(you)于碳(tan)、氮在(zai)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)中(zhong)的(de)溶(rong)解度(du)很(hen)低,鐵(tie)素(su)(su)體(ti)不銹鋼在(zai)高溫加熱后的(de)隨(sui)后冷卻(que)過(guo)程(cheng)中(zhong)會有(you)碳(tan)、氮化物析出,它們對鐵(tie)素(su)(su)體(ti)不銹鋼的(de)性能產生重要的(de)影響(xiang)。


  碳、氮含量的(de)增(zeng)加將(jiang)使(shi)鐵素體(ti)不銹鋼(gang)的(de)沖擊韌(ren)性(xing)下降,特別是鋼(gang)中(zhong)鉻含量高達15%~18%時(shi)更為明顯(xian),同時(shi)使(shi)鋼(gang)的(de)韌(ren)脆轉變溫度(du)明顯(xian)上移,增(zeng)加鋼(gang)的(de)缺(que)口(kou)敏感性(xing)。


  鐵(tie)素體不(bu)(bu)銹鋼中碳、氮含量的(de)增加也加強(qiang)了鋼的(de)冷(leng)卻速率效(xiao)(xiao)應(ying)和尺寸效(xiao)(xiao)應(ying)。前者指隨冷(leng)卻速率的(de)不(bu)(bu)同(tong),鋼的(de)韌(ren)性(xing)(xing)有很大的(de)不(bu)(bu)同(tong),后者是指隨截面尺寸的(de)變化,鋼的(de)韌(ren)性(xing)(xing)有很大的(de)不(bu)(bu)同(tong)。


  除碳(tan)、氮外,鐵素體不銹(xiu)鋼中的氧含量對其韌性也有類似的影(ying)響。


  碳、氮在鐵素體不銹鋼中存在的另一重要影響是使其具有很高的晶(jing)間腐蝕(shi)敏感性,其敏感程度隨鋼中C+N含量的增加而增加,其敏感程度遠高于一般18Cr-8Ni奧氏體不銹鋼。圖9.36為含0.05%C的Cr17鋼與18Cr-8Ni奧氏體不銹鋼碳化物沉淀與晶間腐蝕的溫度-時間曲線,圖中陰影部分為晶間腐蝕敏感區。


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  碳、氮在鐵素體中的溶解度低,而碳、鉻在α相中的擴散速率比在γ相中快得多,因此鐵素體不銹鋼在高溫加熱后的冷卻過程中,包括快速冷卻,極易析出碳化物和氮化物。其敏化行為與奧氏體不銹鋼不同,除了如圖9.36所示,在400~600℃區間,因析出Cr23C6而出現敏化區外,在1100℃以上的高溫區域也可以出現敏化區,這是由于從高溫冷卻過程中經過400~600℃生成Cr23C6所致。在兩個敏化區之間的700~850℃生成Cr23C6時,由于鉻的再擴散而補充了因形成Cr23C6所需要的Cr,因而不產生貧鉻區,敏化現象消失。


  一些研究結果還指出,碳、氮在鐵素體不銹鋼中對耐一般腐蝕、耐點蝕、耐縫(feng)隙腐蝕、耐應力腐蝕等都是有害的。