碳和氮在鐵素體不銹鋼(gang)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)(he)氮都(dou)是擴大Fe-Cr合金中(zhong)γ相區的(de)元素(su),使(shi)α+y兩相區向更(geng)高(gao)鉻(ge)含(han)量(liang)方(fang)向移動(dong)(圖9.18和(he)(he)圖9.19),因而使(shi)碳、氮含(han)量(liang)較高(gao)的(de)鐵素(su)體(ti)不銹鋼中(zhong)可能出現鐵素(su)體(ti)+馬氏體(ti)的(de)雙(shuang)相結構。
由于碳(tan)、氮在鐵(tie)素體中(zhong)的溶解度很低,鐵(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)在高溫加熱后的隨后冷卻過(guo)程中(zhong)會有碳(tan)、氮化(hua)物析(xi)出,它們對鐵(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)的性能產(chan)生重要的影響(xiang)。
碳、氮含量的(de)增加將(jiang)使鐵素體不銹鋼的(de)沖擊韌性下降,特別(bie)是(shi)鋼中鉻含量高(gao)達15%~18%時更為明顯,同時使鋼的(de)韌脆轉變溫度明顯上移,增加鋼的(de)缺(que)口敏感性。
鐵素體不(bu)銹鋼中碳、氮含量(liang)的(de)增(zeng)加(jia)也加(jia)強了(le)鋼的(de)冷(leng)(leng)卻(que)速率(lv)效應和尺寸效應。前者(zhe)(zhe)指(zhi)隨冷(leng)(leng)卻(que)速率(lv)的(de)不(bu)同(tong),鋼的(de)韌性有(you)很大(da)的(de)不(bu)同(tong),后(hou)者(zhe)(zhe)是指(zhi)隨截面(mian)尺寸的(de)變化(hua),鋼的(de)韌性有(you)很大(da)的(de)不(bu)同(tong)。
除碳、氮外,鐵素體不銹鋼(gang)中的氧含(han)量(liang)對其(qi)韌(ren)性也有類似的影響。
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。

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(shi)、耐縫隙腐蝕(shi)、耐應(ying)力腐(fu)蝕等都是有害的。

