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 不銹鋼最常用的元素有十幾種，除了組成鋼的基本元素鐵以外，對不銹鋼的性能與組織影響較大的元素有碳、鉻、鎳、氮、錳、鉬、鈦、鈮等。實(shí)際上工業(yè)上應(yīng)用的不銹鋼都是同時存在幾種或十幾種元素的，當(dāng)幾種元素共存于不銹鋼中時，它們的影響要比單獨(dú)存在時復(fù)雜得多，因為在這種情況下不僅要考慮各元素自身的作用，而且要注意它們互相之間的影響。

 1. 碳

   碳是強(qiáng)烈形成并穩(wěn)定奧氏體的元素，其形成奧氏體的能力很大，約為鎳的30倍，對不銹鋼最終組織有非常大甚至決定性的影響。

  碳是一種間隙元素，通過固溶強(qiáng)化可以顯著提高不銹鋼的強(qiáng)度和硬度，但降低了塑性和韌性。

  碳和鉻的親和力很大，在鋼中容易形成一系列復(fù)雜的碳化物，從而導(dǎo)致局部貧鉻，使不銹鋼的耐腐蝕性能特別是耐晶間腐蝕性能下降。

  例如0Cr13～4Cr13這五個鋼號由于含碳量不同，強(qiáng)度與耐腐蝕性能也是有區(qū)別的，0Cr13～2Cr13鋼的耐腐蝕性相對較好但強(qiáng)度低于3Cr13和4Cr13鋼，多用于制造結(jié)構(gòu)零件；后兩個鋼號由于含碳較高而可獲得高的強(qiáng)度多用于制造彈簧、刀具等要求高強(qiáng)度及耐磨的零件。又如為了克服18-8鉻鎳不銹鋼的晶間腐蝕，可以將鋼的含碳量降至0.03%以下，或者加入比鉻和碳親和力更大的元素（鈦或鈮），使之不形成碳化鉻。

  總的來講，目前工業(yè)中獲得應(yīng)用的不銹鋼的含碳量都是比較低的，大多數(shù)不銹鋼的含碳量在0.1～0.4%之間，耐酸鋼則以含碳0.1～0.2%的居多。含碳量大于0.4%的不銹鋼僅占鋼號總數(shù)的小部分，這是因為在大多數(shù)使用條件下，不銹鋼總是以耐腐蝕為主要目的。此外，較低的含碳量也是出于某些工藝上的要求，如易于焊接及冷變形等。

 2. 鉻

  鉻是不銹鋼中唯一的決定性的元素，也是使不銹鋼獲得不銹性和耐酸性最重要的元素。鉻在鋼中的含量超過一定的數(shù)值（約12%）后，鋼的耐腐蝕性發(fā)生突變，從容易生銹到不易生銹。

  鉻能提高不銹鋼的耐腐蝕性能（如點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕）和耐氧化性能。

  隨著鉻含量的增加，不銹鋼中σ相(非磁性的脆性相)的析出傾向增加，容易導(dǎo)致不銹鋼脆化。

  鉻是強(qiáng)碳化物形成元素，易與碳結(jié)合生成Cr23C6而發(fā)生晶間腐蝕。

  鉻是鐵素體形成元素。

 3. 鎳

  鎳是優(yōu)良的耐腐蝕材料，但在不銹鋼中的作用是與鉻配合后才發(fā)揮出來的。低碳鎳鋼中含鎳只有大于27%時耐腐蝕性能才有顯著的變化，所以鎳不能單獨(dú)構(gòu)成不銹鋼。

  鎳是奧氏體不銹鋼中的主要合金元素，其主要作用是形成并穩(wěn)定奧氏體，使鋼獲得完全奧氏體組織，從而具有良好的強(qiáng)度和塑性、韌性的配合，并具有優(yōu)良的冷、熱加工性和冷成行性。

  隨著不銹鋼中鎳含量的提高，鋼的熱力學(xué)穩(wěn)定性和鈍化膜穩(wěn)定性增加，所以能提高不銹鋼的高溫抗氧化性能和不銹性。

  總之，鎳作為合金元素在不銹鋼中的作用，在于它使高鉻鋼的組織發(fā)生變化，從而使不銹鋼的耐腐蝕性能及工藝性能獲得某些改善。

 4. 氮

  氮是強(qiáng)烈形成并穩(wěn)定奧氏體的元素，形成奧氏體的能力與碳相當(dāng)，約為鎳的30倍。所以可以代替部分鎳，早期主要用于Cr-Mn-N（Cr-Mn-Ni-N）奧氏體不銹鋼中，以節(jié)約鋼中的鎳。

  作為間隙元素，氮的固溶強(qiáng)化作用很強(qiáng)，可以顯著提高強(qiáng)度，同時對韌性的損害并像碳那樣大。

  氮能提高奧氏體不銹鋼耐點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕的能力。氮還可抑制碳化物析出和延緩σ相的形成。

  氮與其它合金金屬Ti、Zr、V、Nb等結(jié)合形成氮化物，還可以起到細(xì)化晶粒的作用。

 5. 錳

  錳在鋼中穩(wěn)定奧氏體的作用與鎳相似，能力約為鎳的1/2，可以起到部分代替Ni的作用。
 
  在提高鋼的耐腐蝕性能方面，錳的作用不大，以錳代鎳的奧氏體不銹鋼其耐腐蝕性主要取決于鋼中的鉻、鎳、鉬、氮等元素的含量。

  錳是有效的脫氧劑，能去除鋼中所溶的氧；錳和硫有較強(qiáng)的親和力（生成MnS），有利于消除鋼中硫的有害作用。但是進(jìn)一步的研究表明，正是MnS的存在常常導(dǎo)致奧氏體不銹鋼耐點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕能力的下降。

  錳含量增加能提高不銹鋼的強(qiáng)度，但無鎳的Cr-Mn-N不銹鋼在低溫下會出現(xiàn)韌性-脆性轉(zhuǎn)變。

 6. 鉬

  鉬是形成和穩(wěn)定鐵素體的元素，形成鐵素體的能力與鉻相當(dāng)。

  鉬在奧氏體不銹鋼中的主要作用是提高鋼的耐還原性介質(zhì)的腐蝕性能和耐點(diǎn)腐蝕、耐縫隙腐蝕能力。

  鉬能提高不銹鋼的高溫強(qiáng)度，改善高溫蠕變性能，因此含鉬不銹鋼也常常在高溫下使用。

 7. 銅

  銅作為合金元素的作用是顯著降低不銹鋼的冷作硬化傾向，提高冷加工成形性能。在含鉬奧氏體不銹鋼中，銅與鉬配合，能進(jìn)一步提高不銹鋼在還原性介質(zhì)中的耐腐蝕性。

 8. 鈦或鈮

  鈦或鈮與碳的親合力遠(yuǎn)大于鉻，因此這兩種元素主要作為穩(wěn)定鋼中碳的元素加入，優(yōu)先與碳結(jié)合形成TiC或NbC，防止或減少M(fèi)23C6的形成，從而達(dá)到防止晶間腐蝕的目的。

  鈦和鈮均為強(qiáng)鐵素體形成元素，因而含鈦、鈮的鐵素體不銹鋼一般具有單一的純鐵素體組織，而含鈦、鈮的奧氏體不銹鋼有時會形成少量鐵素體。鈦和鈮在鋼中還能形成金屬間相，提到細(xì)化晶粒、提高強(qiáng)度、高溫強(qiáng)度的作用。

  含鈦不銹鋼也給生產(chǎn)也來一些難題：含鈦不銹鋼連鑄困難，連鑄坯表面質(zhì)量差，非金屬夾雜物嚴(yán)重；這些非金屬夾雜物常常成為腐蝕源，使鋼的耐點(diǎn)腐蝕性能變差。

 9. 硅

  硅是強(qiáng)烈形成鐵素體的元素，在一般不銹鋼中為常存雜質(zhì)元素。

  但在某些特殊用途不銹鋼中，硅是不可或缺的合金元素。如目前用于工程中的高硅鉻鎳奧氏體不銹鋼中的硅含量在4%和6%兩類，在濃硝酸和含Cr 6+的硝酸以及濃硫酸中的耐腐蝕性能優(yōu)良，主要是因為不銹鋼表面富硅膜（二氧化硅）的形成抑制了鋼中硫的有害作用。

 10. 硫

  硫在不銹鋼中主要被視為有害雜質(zhì)，因為它能降低不銹鋼的熱塑性和耐腐蝕性能，因此含量有嚴(yán)格的要求。

  但在易切削不銹鋼中，硫是作為有益的合金元素添加的。這是因為細(xì)小的硫化物夾雜具有導(dǎo)致應(yīng)力集中的缺口效應(yīng)，降低切削抗力，能改善不銹鋼的切削性能。硒也具有同樣的作用。

 11. 磷

  磷一般被看作有害雜質(zhì)，而不是合金元素。但利用磷對鋼的強(qiáng)化作用，也可加磷作為時效硬化不銹鋼的合金元素，如PH17－10P鋼約含0.25%的磷。