合金元素对铁素体不锈钢组织和性能的影响

1、合金元素对铁素体不锈钢组织和性能的影响常用铁素体不绣钢，按钢中铬含量分类主要有 Cr11% 15%型、Cr16 % 20% 型和Cr21%30%型三种。而对铁素体不锈钢组织和性能影响最大的合金元素主 要是Cr, Mo C和N以及Ni。当然，有的铁素体不锈钢中还含有 Ti , Nb, Cu等， 它们对铁素体不锈钢的组织和性能也有一定的影响，下面将就这些合金元素的作用和影响加以扼要介绍。1.1铬的影响表3-2不同错的铁素体不锈關由于cr相的析出 （475 C保證IOOOIi ）而弓|起的硬度变优钢中恪%布氏殛度*钢中错盘.%布氏硬度*15IX)?0.126015.91952L9270J7.0223

2、?3.7渤IMr 2522B.7320* IE常退火态御的便度铬是使铁素体不锈钠具有铁素体组织并具有良好耐蚀性的主要元素no100908070I10100 JOOO时间,hI 3 21伍耐吊镐城怕钦刎 4：儒轉门zr榊析川川谢观加建喪变化铁素体不锈钢中，随铬量的增加对钢的组织的主要影响是加速相和匚相的形成和沉淀并使钢的铁素体晶粒更加粗大。这些因素反映在对铁素体不锈钢性 能的影响上，主要是脆化倾向的增加。表3-2和图3-21图3-22指出了一些试验结果。前面已述及 匚相的析出将降低铁素体不锈钢的耐蚀性，而:相的沉淀在一些介质中，同样显著降低钢的耐蚀化（图3-23 ）。600350 5007009

3、00 1100温度,C姿区出U350500700 900 1100租度弋图3-22帙索休不锈钢屮餡星.时效泯度时间对钢的硬度的影削(a) lOOh: (bMOOOh040050060(i温度JC2 8 4n 55 2 Io o o HO4+25/6a）ml F$（SQ片那聘瘟度由图3-28中可知，当合金中的铬量为10%13%时，临界钝化电流曲线（Ep曲线）在虚线区出现了由活性态到钝化态的过渡阶段。当铬含量超过13%时，合金进人了钝化态。在25C 1M硫酸中，在稳定钝化区Fe Cr合金维持钝态 电流（ip即钝态下的腐蚀电流），随合金中铬量的增加而逐渐减小，合金也就越 耐蚀。在活性溶解区，由于腐蚀

4、电位随合金中铬量增加而向负电位方向移动。所以Fe-Cr合金的活性溶解（即腐蚀）速率随合金中铬量增加而升高。从图3-29的实验结果可以看出（图中加入了设想的阴极极化曲线，曲线I代表了在盐酸或 稀硫酸中的氢去极化过程，曲线U代表在硝酸中的氧去极化过程。）可以看出，在10%硫酸或盐酸中，除含铬量很高的合金外合金在阴极、阳极极化物曲线 均交于阳极曲线的溶解段，如曲线上1，2，3，4，铬含量越高，腐蚀电流密度越大。含铬24%的合金，依腐蚀的具体条件而定，曲线若交于活性溶解段 则腐蚀甚大，而若交于钝化区、则腐蚀很小。当铬含量 24%时，阴极极化曲线 就交于钝化区，合金则具有耐蚀性。在10%硝酸中，阴极、阳

5、极极化曲线相交于图中1, 2, 3, 4,点，腐蚀电流随合金中铬量的增加而显著减小。当含铬量在13%以上时，曲线交于钝化区，则合金耐蚀。表3-3 5 Mo对铁素体不锈钢耐漫法磷醸腐曲性能的影响- MMoCr0%1%2%3%13%150*15018%*M150*150*21%余部溶肇几乎仝部溶解0 2320Jfi625%0.0890.0690.06S0.06729%0.0450.041阿第一周期（48h全浸的计谱僖IS 3-32 诩对民-Cr介金点蚀电位的影啊OJN 20 溶液.pH2图3-30系铬对铁素体不锈钢耐一般（全面）腐蚀性能的影响。可以看出， 在具有氧化性的酸介质中，例如 HN0沖，随

6、铬量增加，钢的耐蚀性显著提高， 在稀H2SO4稀HCI等还原性酸介质中则随钢中铬含量的提高耐蚀性下降。而当 向H2SO4等还原性介质中加人强氧化剂时，则随铬量的提高钢的耐蚀性就会显著 提尚（图331），这与强氧化剂的存在促进了铬的钝化有关，图3-31中含铬12% 时的腐蚀速度达6000mm/a而当铬量25%时，由于钝化，合金的腐蚀的速度 则趋于零。国内在湿法磷酸条件下（90C, 70% H3PO什4% H2SO什0.5%硫酸铁十0.5 % F十60ppmcl-）研究了铬、钼含量对铁素体不锈钢耐蚀性的影响，部分结果见表3-3。结果指出，铬是铁素体不锈钢耐湿法磷酸腐蚀最重要的合金元素；在试验条件下

7、显著提高铁素体不锈钢耐蚀性的铬量应25%。采用X射线光电子语仪（XPS进行表面膜分析的结果表明，铬的有效作用在于形成致密且稳定的Cr2o3 ;氧化膜且富集于膜的内层处。7 5 3 1 p6吕 P )&L 图3-33 错对Fe-Cr台金耐点蚀性能的影响溶液室脱试軽 天表3-4几种铁素体不锈钢的耐缝隙腐爐性能与一种 高5 吗MO奧氏体不镌钢相比较的结果UNS化学成分：Cr Mo N N Cu在过滤海水中 驛隙IB披更XW膚蚀的 深度* mm临界缝隙腐 蚀温度，tN13S904S4465DS44ttO544601 922f2l273 0 2 XXL段3. 99.224.26.70.S1.7o 5 3

8、 RI o GCLO.0.0.0 5 0 0 022,3a匹50时间】gi巳他囁图3羽钢中铭量対铁索休系镌钢胡间腐蚀敏感忤的影响意图.ABOQ50图3-37 Mo对25%Cr铁素体用锈钢脆性转变温度的笑响高纯钢C + N 0.019%. 9S0t 也 水冷处理；非髙纯钢C+N0.08%t 8151 xih,水玲处理；试样为V熨缺口 -L尺冲曲祥4表3-1中已经指出了钼含量对18%Cr和20%Cr二种铁素体不锈钢中匚相,相析出温度和时间的影响。可以看出，钼在含铬20%的高纯铁素体钢中，仅对 相的析出有促进作用，而对含铬18%的工业纯铁素体不锈钢，对 相和对；丁 的析出均有促进作用。含钼量高达5%

9、的高纯20% Cr铁素体不锈钢仅发现有相而并无二相存在，这说明钢中钼量更有利于钢中相的形成。2 SOo o O-O 5 On 1 1AH 应K图3阴MoCr对岛纯铁素体不锈钢硬度的影晌lOOOt x 山,水痔姓理(钢 tp0).003%- 0.0(15热；M0.0C33% 0.007%;Si 0.023?.Mn 0.006%)图3-37中指出了 Mo对铁素体不锈钢脆性转变温度的影响。可以看出，对于含铬25%的铁素体不锈钢而言.无论是 C十NK 0. 019%的高纯钢。还是C十N 2%后便且合比较明显的效果。虽然在有些腐蚀环境中，铁素体不锈钢中不Mo. %试驰吋科,d 腐蚀茕g/（m2）试验时毗

10、d膺率* gi (nr h)00J775J41111()7231无腐蚀2.513.591531圮腐蚀11 14 J-B 115311136含钼.即使钢中铬量高也很难获得满意的耐点浊性，但是钼在铁素体不锈钢中具 有良好耐点蚀作用的前提是钢中必须含有足够量的铬。一般说来.钢中铬量越高，钼提高钢的耐点蚀性的效果越明显。 研究表明钼在铁素体不锈钢中其耐点蚀的 能力相当于铬的3.0倍。因此人们常常用铁素体不锈钢小 Cr%十3x Mo% (或 3.3x Mo %)的量来表征该钢号的耐点蚀力量。此当量值越高，贝吐匕铁素体不锈 钢的耐点蚀能力越强。向铁素体不锈钢件加入钼，同样显著提高钢的耐缝隙腐蚀性能。其特点

11、与钼 对铁素体不诱钢耐点蚀性能的影响基本一致。表 3-8和图3-43图3-44系部分 试验结果。关于钼对铁素体不锈钢耐应力腐蚀性能的影响，则随铁素体不锈钢的化学成分和试验条件的不同，其所得结果亦异。从表3-9的结果可知，向钢中加人Mo 使16% Cr铁素体不锈钢冷轧态的应力腐蚀敏感性提高。当钢中含有Ni时，Mo的有害作用更加明显。图3-45同样指出了 Mo对含Nil %的17%Cr铁素体不锈 钢的不良影响。但是，由于钼能显著提高铁素体不锈钢的那点蚀，耐缝隙腐蚀性 能，因此。当应力腐蚀系以点蚀或缝隙腐蚀为起源时，含钼的铁素体不锈钢应该比不含钼或低钼钢具有更好的耐应力腐蚀性能。W 3 -40 Cr

12、, Mo对尚纯铁索休不锈制耐点蚀性能的影舸 盹/1RQ+G5NHC1M1C ,铭h-2007006005004003002001000101520253035(Cr+Mo) %40-100图341铁素体不锈钢中Cr+ Mott对钢的点蚀电位的彫晒（点谀电位越爲，钢的轴虫性越好）介质；刻召疗A、Rr、D8010%FeCls20Cr/6JMoi20Cr/6,Mo/ i602BCr/Ni2/4MozzX丿勺Cr/45Mo4020Cr/參/ 5 22Cr/4. 2Mo2. 5Mo .i/一一 1/20XX。未焊接样焊接样A011 125303540C” + 3 3Mo%图342 铁素体不锈钢中KI十3

13、.3Mo） %对訥的耐加小竹能的影响*3-8铝对铁素体不锈钢耐缝隙腐烛性能的影响(IN Nad)材料产冬缝隙腐蚀的温度.fAm AMAn3040506025Cr25Cr-lMua25Cr - 2Mo无28CY - 2Mo无无右25Cr-15Mo无无25Cr-5Mo有3035Cr + 3M“40o o o o5 3 11-番廳琼坦一图3亠43 铁素休不锈钢山5 + 3Mo谥对钢的耐缝隙廊业性能的影晌(a) 251： 血动海水.2 个月； (b) 6%FeCK十HC1. pH-1:w图3-44钳対高纯铁素体不锈钢的耐缝隙腐蚀的紙响4.?%NaC, 40t ,带缝隙的试样29链对铁素体不锈钢耐应力腐

14、fife性能的影响 （1401 StMgQSiS）合余宙裂时间* h1050 t水冷赴理拎轧态（变形SO%）815b x th*退火态FelftCr20X3)捫200(1 f 200(3 产Fe-l6%Cr-3%Ni1.6 1 0.5(314 + 0.4(3) 直轧问200(3)3| 0.X5)轧尚16%Ct-2%Mq200(3)5.6+ 40)200(1)Ee-l7O%-2%Ni-2%Mo2.0 0.2(3)20+ 0.2(310 02(3)括号中数字为试梯数1.3碳和氮的影响总的说来，在铁素体不锈钢中，碳和氮是不受欢迎但又没有办法完全避免的重要元素。碳和氮之所不受欢迎是因为铁素体不锈钢中碳

15、和氮，除了能使钢强化外，铁素体不锈钠性能上的几乎所有缺点，例如，脆性转变温度高，缺口敏感性 大，焊后耐蚀性下降等都与钢中的碳、氮有关。碳和氮之所以没有办法完全避免 是因为大气中含有很高的氮，且炼钢用原材料铬、废钢等中也都含有碳。在冶炼 过程中虽然能够去除部分或大部分钢中的碳和氮。 但若要完全去除则是非常闲难 的，且钢中碳、氮越低，铁素体不锈钢的成本也就越高。70年代以来，出现了 工业生产的低碳、氮和超低碳、氮的高钝（C+NC 150ppm铁素体不锈钢，研究和实践表明，虽然铁素体不锈钢的一些不足获得了很大程度的克服，但并未从根本上解决。| 5 - 45 賊。对 17 （1Cr - l%Ni钢应力

16、厲蚀行为的影咧-J.O3%Mo; A f 19800min 未裂-2.02%Mo; 口 * 9S50niin 末裟0 - 3.06%Mo; O * 14400min 未裂 -5.34%Mo,由于碳和氮都且强烈形成并稳定奥氏体，扩大Fe-Cr合金小区的元素，因而，碳和氮对铁素体不锈钢组织的重要影响使:+两相区向更高铬量的方向移动。从而使含碳、氮量较高的铁素体有可能出观铁素体+马氏体（奥氏体）双向结构。从图3.23.3中可知，当钢中碳含量为0.013%,氮含量为0.015%寸，两 相区铬含量在11.5%17%而C0.04% N0.03%寸，两相区铬含量可达12%碳、 氮量更高时，两相铬量区可高达

17、26%碳、氮量提高还使两相区最宽处的温度向 更高温度方向移动。碳和氮对铁素体不锈钠组织的另一影响是、 由于碳、氮在铁素体中的溶解度 很低，因而在高温加热后的随后的冷却过程中会有碳、 氮化物的析出，它们对铁 素体不锈钢的性能产生非常重要的影响。首先是随碳、氮量的增加，铁素体不锈钢的冲击韧性下降， 特别是当钢中铬 量高于15% 18%则更为明显，随钢中碳、氮铁素体不锈钢的含量增加，铁素体 不锈钢的脆性转变温度明显上移（图 3-46图3-47）。此外，钢的缺口敏感性，冷却速度效应和尺寸效应也随钢中碳、氮量的增加而显著恶化5O0102030406%5O.O1a團3-46 诙聽休4；诱训申CN仃C对神击

18、忧性的影响.中！同桃松竹.冲心阀性誥m J-47 C + N 对儿种铁素体不锈钢旎性转变温度前影响需要指出，除碳、氮外，钢中氧量对铁素体不锈钢韧性也有类似影响，随氧 量提高，钢的脆性转变温度同样升高（图 3-48 ）。研究已证实，碳、氮化物和氧化物的存在是导致铁素体不锈钢韧性低，脆性 转变温度高的主要原因，这些析出物即使其量甚微也常常是应力集中的裂纹源。0 0.01 0- 020. 03 0. CM钢中氧量图3亠48 创中軾赴対岛纯 25Cr-3Mo不锈钢 脆性转变温度的影 响图3-49 C + N屋对铁素体不诱俶晶间腐蚀倾向的影响C4N 虽 AB20ftI DOOo.oi a to hD t

19、o 时间山o o WO 0 O8 6 4图3 - 50 含按0.防的Cr 17钢埒用一SClN澳氏体钢織 化物沉淀与品间腐蚀的 温度-时间曲线碳和氮在铁素体不锈钢中存在，另一重要影响是使铁素体不锈钢具有非常高的晶间腐蚀敏感性。不仅随钢中C+N量增加，铁素体不锈钢的晶间腐蚀敏感性 增加（见图349）,而且铁素体不锈钢的晶间腐蚀性敏感远远高于一般18-8奥氏体不锈钢（图3-50 ）。一些研究结果还指出，碳、氮在铁素体不锈钢中对钢的耐一般腐蚀，耐点蚀，耐缝隙腐蚀、耐应力腐蚀性能等都是有害的。图3-51的结果指出，C十N量的增加，将显著提高Cr21Mo3钢在65%HN03中的腐蚀速度，图3-52则指出

20、，钢 中C+N量超过0.008 %，16% Cr钢在5% NaCl中的锈点将明显增加；图3-52的 结果表明，随钢中C十N量的提高，在10% FeCI3 H20中Cr21M03二种铁素体 不锈钢的耐缝隙腐蚀性能也要下降。3 2watt200300400C+N ippni500C + N %童喝&也酒IE 3-51 免址畑沸HNg ：仃C+N凰对Cr2lMo3铁厲障tW 耐tk件的笑响闍 3-52 ft 5cNaCI (35 C )C+N晴吋016铁虞怵側滞蚀的協响CrlffMo?IB 2tCrl3Mo2；2l-3TCrlMo3i *工疊生产的JL200300柏 0500C4-N .pptn24

21、26 Z3 30323436Cn%ibi I 1, J Itia I 1 萌005000弭 o2 2 11-Ed*z+n圉H53娥匚HQ 巾 C + N 笛対 Crl*Mo2 和Q2lMo3 S素体钢配 性陡的影响(试軽120h)图 3-4 C +同锚SSFe-Ci 金韧 性焊茹勉性弼帕關 闾腐蚀性舵的影响表3-10和图3-54指出了铁素体不锈钢中为了获得焊后塑性和耐晶间腐蚀性 能以及一定的室温韧性，钢中C+N与含铬量的关系。虽然仅为了耐晶间腐蚀，随 钢中铬量增加。C十N量可适当放宽，但为了既耐晶间腐蚀又具有较好的塑、韧 性，钢中C十N量必须严格控制在尽量低的水平上。由于表3-10和图3-54

22、数据的获得系来自高纯合金，因而，对于除 C,N, Cr外还含钉Si，Mn S, P等元素0的工业纯铁素体不锈钢而言，C+N含量要比表3-10和图3-54中数据为低。義3-汕为了获铝耐晶间属蚀和澤G塑性钢中C + N的限虽中骼氐%C + N , Jim耐品iHlWfrk悍盲哪tl19f)0 - 80海W - 110W- SOU30W* 2C0no- io)35-250監201.4镍的影响*3 U備对几种I错戳義怵不镌砌3T爲力学性睫的影抽材料一宅駅力学就能坷.MPUg MPa緘HRB覺0- 610450- 440如3472*91ETOf too590- KO74-75Cr2JiMo2551139

23、029*岛吨M?Sr7?6Ct?JMo4&205152595Cr?9Mi4Ni镍与碳、氮相似。同样可使Fe Cr合金的:+两相区向更高铬浓度的方向移动（图3-4）。为了使含镍的铁素体不锈钢具有单一的钝铁素体组织，随镍量 增加，不仅需要提高钢中的铬量，有时还要加入Mo Ti , Nb等铁素体形成元素。早期曾认为镍降低28% Cr铁素体不锈钢704C时效后的冲击韧性，是由 于镍促进钢中匚钢中的形成，但是进一步研究结果表明，镍对铁素体不锈钠中匚 相的析出影响并不显著。一些试验指出，镍提高铁素体不锈钢的475C腕性，这是由于镍促进了相 的析出。镍可以使铁素体不锈钢的室温力学性能，特别是强度和韧性显者提

24、高并使钢 的脆性转变温度下移。一些试验结果见表3-11，和图3-55图3-57。正是由于镍的良好作用，目前常用的一些高铬、钼铁素体不锈钢中，在控制钢中C十N总量的同时过加入了 2%4%的Ni一厂：卜0000033 2 1 二去+&陡匚琏说图 3-55 厲站 25Cr-3Mo-O?Nb茨素体不锈钢室温韧性的彫胸图 出好殊1卜丿25%C除索休不誘钢舱性转变温厦的彩咆基10一 20国3-57 偉对30%Cr铁素体不锈钢腕性转变没度(813J)的影响0 -貝空蟻应炉冶炼：-电了束炉冶炼注：电了束沪冶煤比貞空越应炉治侏钢中C$N就费口得多ktcE輕曙H衷3 12 银討4%浊性的影响兀盍、勉0、悚:Frt

25、l/应力嘴烛（匸焊樣和CrMo7mni aKWU Natl4UG 10話优息1600HR4.00.Mft业A1516RR如4,00.邛馳ft 14FiR期0400l3O俺比島1,3RRIWh赫理2K.04,00.40饨化匕0 ?KRMh静裂以4.00.500.6RR仙斷観4015悴化心0,?RR3钢耐性性的影响向铁素体不锈钠中加入 Ni，在某些介质中可进一步提高钢的耐一般腐蚀， 耐点蚀和面缝隙腐蚀性能。表3-12和图3-58系镍对高纯Cr28Mo4和高纯Cr25Mo3 钢耐蚀性影响的部分试验结果。但是对于铁素休不锈钢的耐氯化物应力腐蚀性能 而言，镍的加入则是有害的（表 3-12和图3-593-

26、61 ）。图3-59的结果指出， 18%Cr钢中随镍量增加，钢的耐应力腐蚀性能下降且敏化态（1050E水冷）较 退火态具有更高的破裂倾向；图 3-60的结果表明，在130C沸MgCI2中，含镍量在1 %以下，无论何种状态，此钢对应力腐蚀均不敏感，含镍量到1.5 %,q?g课體買皆2 q叵茲帝摆珞0. 5 LO INi.% 擁对铁 it 怵不镌钢时应力腐 饶注施的骸响（在42 %鴨刷旳：屮、创形样）O 域释SOO t：咖皿，袪復； -试1050 C Nnn.水冷;248HU%图3-tO 躁对不同状念的憎叫Cr体不锈谓应 力需蚀行为的影确LJ S（5C *lh、退火、空吟；O二冲、L忑变国炳0%;

27、A -I050C敏叱处理水冷，1 侃 ami* 0009%200 500 1000 2000礦嵌时閒mmAu- D o o o O2 0 8 6 4 2 刽1悝S5M云協ffi 3 61 Ni .? 25*Cr-3%M u帙索怵不惦钢应力展蚀倾向的影响（140r AMgQ.试样的退火态）-Ni a 15%; 匚H Z 2%:f 1319b*斷: - 35Ni #i Ni-I.M%O Ni*19l%O 麵h未断冷轧和敏态化试样出现了应力腐蚀；含镍量高到 2%在退火、冷轧和敏化三种 状杰下均出现应力腐蚀断裂；含镍量再高，当达到5%时，仅固溶态（1050C水冷者）出现断裂；当达到 8%时，则仅冷加工

28、念出现断裂。图 3-61的结果则 表明，铁素体不锈钠的应力腐蚀断裂，既与含镍有关又与所受的应力水平有关。有关镍量对铁素体不锈钢应力腐蚀行为影响的机理至今尚未取得一致的见解。般认为，镍的加入对铁素体不锈钢的滑移，膜破裂和再钝化行为等均产生影响,镍提高钢的膜破裂倾向，延缓再钝化速度并显著增加钢的氢脆敏感性。0.5 L0 1q-:Qg课體買皆宣莅wtefivqsi0248141S-5J 擁对 WMF铁It 怵不错钢料应力腐 饶注能的彬响f在42 %沸剛旳：屮、和形样）O “域释SOOV，血ng半冷； ”试样KJ50上水冷;图3- tO 躁讨爪同状态的憎叫 口萤素炼下flsar应 力舊蚀行为的影响U

29、8（5t朮1九退火、空冷；O二冲、L态变形饶0%;A -I050V故化处理.水喰200 5前 1000 2GOOODDO o o 2 o 8 4 2 1检窗嘤云谢K3-61 Ni i? 25%Cr-3%M q帙素怵不情锯应力屣蚀倾向的影响（140V HfcMgQ.试样为退火态）-Ni Q13%; -Nj 2%沧f lJI9h*斷: 一著51 蓟 Ni-1.14%O Ni*3.9l%O 外0 h未断1.5钛和铌的影响虽然人们已经了解到铁素体不锈钢中的碳、氮包括氧等间隙元素的存在是恶 化钢的韧性、耐蚀性的关键，而且 70年代以来已通过二次精炼，真空和电子束 炉冶炼等手段，希望最大限度地降低钢中 C

30、, N, 0的含量。但实践表明在工业 生产条件下，试图将钢中的间隙元素完全去除是不可能的。前已述及，即使铁素体不锈钢中C十N量达到w 150ppm的水平，钢的一些性能上的不足，特别是焊 后脆性转变温度高、室温、低温韧性差，对晶间腐蚀较敏感等等仍能显现出来。 例如，研究表明，为了防止Cr26Mo1铁素体不锈钢的晶间腐蚀，钢中C+N量应*!0l 20. 30*-弯曲isor期咬. 一硫麒僕席触试廉赧间鹰诧不合格;O 一冷考刺品甸Kt*为合格袈3-B 一些低破、氮和超低踐 憊铁景体不锈钢中$ 氨債和所霜稳定化元鬣介金主安域分僧中確.氮览和卷定化尤素%Fc - 19Cr - 2MuFe-i8Cr-2M

31、O-TiFc-26Cr-IMoFc-2(0-lMo -Ti Fe-25t-4Ni-4Mo Ti 卜25dZ-4Mo-Zb ke-2X.Y-2M0 Fe-m-2Mo4Ni-Nb Fc-29Cr-4MoLc 一 29Cl 4Mo - 2NiFe- 30Cr-2MoC 0.02, N 7 0.020. C-eN 0 0J5.NI IOCrN) 0.60C 0.025. N 0.025. C + N 0.20*4(0-N) 0.80C 0.00$. N 0.015. Nb = B - I9(N)i0.05 03C WHO, NW 0()40 C+ N ?(C十 N)-0 20 10C 0015. N

32、0.015. Ti 0.50C 0.015. NG 0.015. C4N 0035. Nh 045C+N UOIS 4+Nx 0005. JtC + N15.C 0.0i NW 0035. C+N I2(Ct NM 02C OOIO. N 0020. ON ().025C OOIO. N 0020, C + N J 0.025C 0.005. N 0.010. C + N2000500 52 I J23、二酗扫*0-500SO 100l 3-63 向 Crl8W2 钢屮加Ti对钢的脆性转变温度的形响-50050100图 3-64 向Crl8Mo2fM中加Nb对钢的脆性转变汨度的彬响由于Ti和N

33、b是铁素体形成元素，在Fe-Cr相图中可使：+厂相界向低铬 方向移动。因此含钛、铌的铁素体不锈钢一般均具有单一的铁素体组织；向钢 中加人Ti . Nb,可使钢中铬的碳，氮化物转而形成 Ti , Nb的碳氮化物并细化 铁素体不锈钢的晶粒。裘3- 14 T1和 m对高纯Cr1Mo2性转変温度和析出物的影舸fi fit腥性转童温rth v析出物(TEMSHfr)1抽匸ijnor1200V I2du 匸久Hknin % lOmm3亡K tlkrnTi1WVCD.OOk C + NO.OI5%12114CrNCi.N- 4CrAcn.nn, C+NOiOlJ%710.24%05ftNbNNliN + C

34、i Nb N, MiNLO;NhACniOl, C + N0 0I4%Ti0.40%62M3125TiNTjNKoNb-TiNCD.ftlL C + N0dUTL14012025TiNTINTiN*5-15 iWSb）对钢延伸眾的影响制申(C + N) %制中Ti(Nb- %蝉后态0.005110.03031當dCJ?05凹300,060.62K21与铁素体不锈钢中的C、N结合成Ti , Nb的碳，氮化物而抑制钢中铬的碳，氮化物的形成，从而提高铁素体不锈钢的耐晶间腐蚀性能，这是Ti,Nb在铁素体不锈钢中的主要作用。由于 Nb的价格还高于Ti，因此工业应用的铁素体不锈钠 大多采用Ti成Ti+Nb

35、做为稳定化元素.但也有一些牌号由于加Nb还有其它优点 而采用Nb做为稳定化元素。71对26%3%Cr铁豪体不锈钢烽后跨iftSI性的序响ppm钢0Ti %挑样的厚度+ mm1130180*250rs362090*工、45009(r15wo0180*2,5a *17w?5X30a-is180*15图3-62指出了随Cr18Mo2铁素体不锈钢中C十N量的不同而应加入的适宜 太量，也就且说要控制钢中Ti/c十N之比才能获得满意的性能。Ti/c十N越高， 即有过剩Ti，会使Cr 18Mo2出现冷弯裂纹；Ti/C十N过低，则又难以防止Cr18Mo2 钢的晶间腐蚀。表3-13中列入了纯度较高，即C十N量较

36、低的一些铁素体不锈 钢中的主要成分，碳、氮含量和所需的稳定化元素的量，可做为生产和选用低碳、 氮和超低碳、氮铁素体不锈钢时的参考。图3-65 铤对i9Cr-Q4C钢点悭电位的彬响3 5%NrtClJiXT lOUmAE但是.向铁素体不锈钢中加入稳定化元素也带来了一些其它问题.最突出的是铁素体不锈钢的脆性转变温度上移钢的韧性有所下降。图 3-63图3-64指 出了 Ti，Nb对铁素体不锈钢脆件转变温度的影响。显然随钢中 Ti、Nb的增加.Cr18Mo2钢的脆性转变温度提高国内研究了含碳量极低（0.001 % 0.002 %）, C十N0.014% 0.015 %的高纯00Cr18Mo2钢加入Ti

37、 , Nb对其脆性转变温度的影响，并探讨了它的脆断机 制。结果（表3-14）表明.随n, Nb的加入，高纯00Cr18Mo2铁素体不锈钢的 脆性转变温度上移； 出于钢中碳含量极低， 因而影响钢的脆性转度温度的主要是 Ti ，Nb 的氮化物且随它们数且的增加，钢的脆性转变温度上升也越多。它们的 冲力断口均呈解理脆性断裂，解理花样的中心都有析出物（或夹杂物）存在，这 些析出物（或夹杂物）在变形过程中强烈地阻碍位错的运动，造成位错塞积.从 而产生应力集中，结果导致解理裂纹在析出物（或夹杂物）附近形核，而后沿解 理面扩展直至断裂。采用蚀抗技术得出，Cr18Mo2钢的解理面为100，解理裂纹系沿V 100，方向扩展。向铁素体不锈钢中加入 Ti，Nb,出于细化钢的晶粒等作用，对提高非高纯 铁素体不锈钢焊后塑性有着有益的影响。表 3-15 和表 3