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各種元素含量對不銹鋼組織的影響和作用程度

不銹鋼常識 / 2026-04-27 08:00:00 不銹鋼組織

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因化學元素含量的上下限和熱處理狀態的差異，從各元素對不銹鋼組織的影響和作用程度來看，基本上有兩類元素。一類是形成或穩定奧氏體的元素：碳、鎳、錳、氮和銅等，其中碳和氮作用程度最大。另一類是縮小甚至封閉γ相區即形成鐵素體的元素：鉻、硅、鉬、鈦、鈮、鉭、釩、鎢和鋁等，其中鈮的作用程度最小。

不銹鋼的組織有以下幾種組織類型：

1. 奧氏體不銹鋼

? ?奧氏體不銹鋼有Fe-Cr-Ni、Fe-Cr-Ni-Mo、Fe-Cr-Ni-Mn等系列。為改善某些性能，滿足特殊用途要求，在一些鋼中單獨或復合添加了氮、鈮、銅、硅等合金元素。奧氏體不銹鋼通常在室溫下為純奧氏體組織，也有一些奧氏體不銹鋼室溫下的組織為奧氏體加少量鐵素體，這種少量鐵素體有助于防止熱裂紋的產生。奧氏體不銹鋼不能用熱處理方法強化，但由于這類鋼具有明顯的冷加工硬化性，可通過冷變形方法提高強度。經冷變形產生的加工硬化，可采用固溶處理使之軟化。

2. 鐵素體不銹鋼

? ?今年來鐵素體不銹鋼逐漸向低碳高純度發展，使鐵素體不銹鋼的脆化傾向和焊接性得到明顯改善。該類鋼在固溶狀態下為鐵素體組織。當鋼中w（Cr）超過16%時，仍存在加熱脆化傾向。在400～600℃溫度區間停留易出現475℃脆化，在650～850℃溫度區間易引起σ相析出而導致的脆化，加熱至900℃以上易造成晶粒粗化，使韌性降低。這類鋼還有脆性轉變特性，其脆性轉變溫度與鋼中碳、氮含量，熱處理時的冷卻速度以及截面尺寸有關，碳、氮含量越低，截面尺寸越小，脆性轉變溫度越低。475℃脆化和σ相析出引起的脆化，可通過熱處理方法予以消除。采用516℃以上短時加熱后空冷，可消除475℃脆化，加熱到900℃以上急冷可消除σ相脆化。

3. 馬氏體不銹鋼

? 馬氏體不銹鋼w（Cr）范圍在12%～18%，w（C）范圍在0.1%～1.0%，也有一些含碳量更低的馬氏體不銹鋼，如0Cr13Ni5Mo等。馬氏體不銹鋼加熱時可形成奧氏體，一般在油或空氣中冷卻即可得到馬氏體組織，含碳量較低的馬氏體不銹鋼淬火狀態的組織為板條馬氏體加少量鐵素體，如1Cr13、1Cr17Ni2、0Cr16Ni5Mo等。當w（C）超過0.3%時，正常淬火溫度加熱時碳化物不能完全固溶，淬火后的組織為馬氏體加碳化物。

? 馬氏體不銹鋼可以達到很寬的強度范圍，屈服強度可以從退火狀態下的275MPa到淬火+回火狀態下的1900MPa。對于大多數的工程應用，淬火后的鋼一般要進行回火，以得到所需的韌性和塑性。

4. 鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼

? 鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼室溫下的組織為鐵素體加奧氏體，通常鐵素體的體積分數不低于50％。雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼相比，具有較低的熱裂傾向，而與鐵素體不銹鋼相比，則具有較低的加熱脆化傾向，其焊接熱影響區鐵素體的粗化程度也較低。但這類鋼仍然存在鐵素體不銹鋼的各種加熱脆性傾向。

5. 沉淀硬化不銹鋼

? 沉淀硬化不銹鋼包括馬氏體沉淀硬化不銹鋼、半奧氏體沉淀硬化不銹鋼和奧氏體沉淀硬化不銹鋼。由于這類鋼中含有較多硬化元素，比普通奧氏體不銹鋼的焊接性差。