廣泛使用的不銹鋼仍然是高鉻鋼，因此首先分析Fe-Cr二元平衡圖，然后討論碳對Fe-Cr相圖的影響。圖(tu)2.12為Fe-Cr二元平(ping)衡(heng)圖(tu)。Fe和(he)Cr的(de)原子半徑尺寸(cun)相近（表(biao)2.1），Cr加入Fe中(zhong)后可(ke)以與α-Fe無限互溶(rong)。約在12％Cr和(he)1000℃時(shi)封(feng)閉y區(qu)，以后是α＋γ兩(liang)相區(qu)，當鉻含(han)量超(chao)過14％后，將得到α固溶(rong)體。需要指出，γ區(qu)和(he)α＋y區(qu)邊界的(de)測(ce)定結果(guo)與所用原料的(de)純度有關，早期使用的(de)原料不可(ke)能很純，所含(han)碳及氮較高。圖(tu)2.12的(de)y區(qu)和(he)α＋γ雙(shuang)相區(qu)邊界數據來(lai)自(zi)于(yu)文獻。
由圖(tu)2.27 Fe-Cr-C在700℃時的平衡圖(tu)可(ke)以(yi)看出，隨Cr／C的增加，鋼中(zhong)先后(hou)生(sheng)成(cheng)（Fe，Cr）3C、（Fe，Cr），C3和（Fe，Cr）23C6。鉻(ge)(ge)是縮小(xiao)Fe-C合(he)金γ相(xiang)區的元素，圖(tu)2.34可(ke)以(yi)顯(xian)示鉻(ge)(ge)縮小(xiao)y相(xiang)區的趨(qu)勢，當鉻(ge)(ge)含量為(wei)20％時，γ相(xiang)區縮小(xiao)為(wei)一點。
碳(tan)(tan)能(neng)擴大Fe-Cr平衡圖(tu)的(de)(de)γ相(xiang)區，但其溶解度極限卻隨鉻(ge)含量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)提高而減少。圖(tu)9.6表明，在碳(tan)(tan)含量(liang)(liang)(liang)為(wei)(wei)0.6％的(de)(de)Fe-Cr-C合金中，鉻(ge)含量(liang)(liang)(liang)達18％時高溫(wen)下仍為(wei)(wei)單(dan)一的(de)(de)y相(xiang)；鉻(ge)含量(liang)(liang)(liang)范圍在18％～27％時，鋼在高溫(wen)時的(de)(de)組織(zhi)為(wei)(wei)a＋y相(xiang)；鉻(ge)含量(liang)(liang)(liang)高于27％時，鋼的(de)(de)組織(zhi)將(jiang)成為(wei)(wei)單(dan)一的(de)(de)α相(xiang)，不可(ke)能(neng)產生馬氏體相(xiang)變。碳(tan)(tan)含量(liang)(liang)(liang)為(wei)(wei)0.6％和鉻(ge)含量(liang)(liang)(liang)為(wei)(wei)18％時，單(dan)一的(de)(de)γ相(xiang)區最寬，如(ru)果繼續提高碳(tan)(tan)含量(liang)(liang)(liang)，將(jiang)生成碳(tan)(tan)化物相(xiang)。
不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)鉻(ge)含(han)量一(yi)(yi)般在12％以上，在Fe-Cr-C合金中，馬氏(shi)體鋼(gang)鉻(ge)含(han)量為12％～18％，鐵素體鋼(gang)鉻(ge)含(han)量為15％～30％，這兩(liang)類(lei)鋼(gang)的(de)(de)鉻(ge)含(han)量有(you)重復(fu)的(de)(de)區域（15％～18％），至于(yu)屬于(yu)哪一(yi)(yi)類(lei)，取決于(yu)其碳含(han)量。
含鉻(ge)的奧(ao)氏體(ti)（y相(xiang)(xiang)）不穩定，只存在于高(gao)溫區，緩冷(leng)時(shi)轉變(bian)為鐵素體(ti)（α相(xiang)(xiang)），急冷(leng)時(shi)可(ke)以轉變(bian)為馬(ma)氏體(ti)；加入(ru)碳(tan)之(zhi)后，可(ke)以擴大y相(xiang)(xiang)區；速冷(leng)后，可(ke)以獲(huo)得部(bu)分殘(can)余奧(ao)氏體(ti)，但(dan)高(gao)碳(tan)的奧(ao)氏體(ti)在冷(leng)卻過程中(zhong)易于析出碳(tan)化鉻(ge)而降低(di)基體(ti)中(zhong)的鉻(ge)含量，降低(di)了鋼的耐(nai)蝕性。
為了能在室(shi)溫獲得穩定的奧氏體，可(ke)在Fe-C中加入鎳和錳，兩者都是(shi)擴大γ相(xiang)區的元素。圖2.5、圖2.7分別為Fe-Mn和Fe-Ni的平衡圖，Fe-Mn和Fe-Ni均可(ke)生(sheng)成無限互溶(rong)的γ相(xiang)區。
圖(tu)9.7為Fe-Cr-Ni三元系(xi)在(zai)高(gao)溫的相圖(tu)，可以看出，由于(yu)鎳的存(cun)在(zai)，在(zai)1100℃下(xia)，y相區擴展到(dao)較(jiao)高(gao)的鉻(ge)含量，這種(zhong)(zhong)高(gao)溫穩定的γ相急冷(leng)到(dao)室(shi)溫，形成如圖(tu)9.8所示(shi)的室(shi)溫下(xia)的各種(zhong)(zhong)亞(ya)穩相及穩定相。
雖然錳和鎳一樣可以擴展和穩定y相，但在奧氏(shi)體不銹鋼(gang)中用錳完全代替鎳是有困難的。根據Fe-Cr-Mn三元相圖（圖9.9及圖9.10），當鉻含量大于15％時，錳含量的增加并不能避免α相的出現。為了節約鎳，在18Cr-8Ni 奧氏體不銹鋼中，可以用8％Mn代替其中的4％Ni。圖9.11為Fe-Cr-Ni-Mn相圖，可以看出，在Cr-Mn鋼中加入少量的氮可使獲得奧氏體組織所需的鎳含量大大減少。圖9.12也表明，在含18.5％Cr的鋼中，加入少量的氮可以顯著減少為獲得奧氏體所需的鎳含量。
合金元(yuan)素對不(bu)銹鋼組織的影(ying)響基(ji)本(ben)上可以分為兩大類(lei)：一(yi)類(lei)是(shi)擴大奧氏(shi)體區(qu)或穩(wen)定奧氏(shi)體的元(yuan)素，它們(men)是(shi)碳、氮、鎳、錳(meng)、銅等；另一(yi)類(lei)是(shi)封閉或縮小奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)區形成(cheng)(cheng)(cheng)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)，它們(men)是(shi)鉻、硅、鈦、鈮、鉬等(deng)。當(dang)這兩(liang)類(lei)作用(yong)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)同(tong)時存在(zai)(zai)于不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)時，不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)織(zhi)就(jiu)取決于它們(men)互相(xiang)作用(yong)的(de)(de)(de)(de)結果。如(ru)形成(cheng)(cheng)(cheng)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)中(zhong)占優勢，鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)基體(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)(zu)(zu)織(zhi)就(jiu)是(shi)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)；如(ru)穩定奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)中(zhong)占優勢，鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)基體(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)(zu)(zu)織(zhi)則為奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)；如(ru)穩定奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)作用(yong)程度(du)還(huan)不(bu)足(zu)以使鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)轉變點（M3）降至室(shi)溫以下，自(zi)高溫冷(leng)卻(que)的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)在(zai)(zai)高于室(shi)溫即轉變為馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)，這樣鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)基體(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)(zu)(zu)織(zhi)就(jiu)是(shi)馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)。為了簡便起見，可(ke)把鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)形成(cheng)(cheng)(cheng)元(yuan)素(su)(su)折合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)鉻的(de)(de)(de)(de)作用(yong)，把奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)形成(cheng)(cheng)(cheng)元(yuan)素(su)(su)折合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)鎳的(de)(de)(de)(de)作用(yong)，而制成(cheng)(cheng)(cheng)鉻當(dang)量［Cr］。和鎳當(dang)量［Ni］eq圖(tu)(tu)，以表明鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)實際成(cheng)(cheng)(cheng)分和所得到的(de)(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)織(zhi)狀態，見圖(tu)(tu)9.13。該(gai)圖(tu)(tu)適用(yong)于從高溫快速冷(leng)卻(que)的(de)(de)(de)(de)Cr-Ni系不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)，因(yin)而可(ke)以用(yong)來確定焊縫冷(leng)卻(que)后(hou)的(de)(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)織(zhi)。其中(zhong)：
圖9.13雖不能十分(fen)確(que)切地確(que)定不銹鋼中(zhong)(zhong)的組織，但仍可以(yi)幫(bang)助了(le)解穩定奧氏體元(yuan)素和鐵(tie)素體形成(cheng)(cheng)元(yuan)素對(dui)不銹鋼中(zhong)(zhong)組織的相對(dui)影響，粗(cu)略地分(fen)析(xi)一些具有復雜化學成(cheng)(cheng)分(fen)的不銹鋼組織。
圖(tu)9.14是(shi)從大量(liang)Cr-Ni奧氏體不(bu)銹鋼的(de)試驗數據中(zhong)整理得到的(de)，適用(yong)于1150℃熱加工后冷卻狀態(tai)的(de)不(bu)銹鋼組織。該圖(tu)考慮了元素間的(de)交互作用(yong)：
