各种元素在不锈钢中的作用

1、镍Ni:镍在不锈钢中的首要作用在于它改变了钢的晶体结构。在不锈钢中增加镍的一个首要原因就是构成奥氏体晶体结构,然后改善比方可塑性、可焊接性和耐性等不锈钢的特色,所以镍被称为奥氏体构成元素。一般碳钢的晶体结构称为铁氧体,呈体心立方(BCC)结构,参与镍,促进晶体结构从体心立方(BCC) 结构转变为面心立方(FCC)结构,这种结构被称为奥氏体。但是,镍并不是仅有具有此种性质的元素。常见的奥氏体构成元素有:镍、碳、氮、锰、铜。这些元素在构成奥氏体方面的相对重要性关于猜想不锈钢的晶体结构具有重要意义。现在,人们现已研究出许多公式来表述奥氏体构成元素的相对重要性,最著名的是下面的公式:
奥氏体构成才干=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu%
从这个等式可以看出:碳是一种较强的奥氏体构成元素,其构成奥氏体的才干是镍的30倍,但是它不能被增加到耐腐蚀的不锈钢中,因为在焊接后它会构成敏化腐蚀和随后的晶间腐蚀问题。氮元素构成奥氏体的才干也是镍的30倍,但是它是气体,想要不构成多孔性的问题,只能在不锈钢中增加数量有限的氮。增加锰和铜会构成炼钢过程中耐火生命减少和焊接的问题。
从镍等式中可以看出,增加锰关于构成奥氏体并不非常有用,但是增加锰可以使更多的氮溶解到不锈钢中,而氮正是一种非常强的奥氏体构成元素。在200系列的不锈钢中,正是用满意的锰和氮来替代镍构成100%的奥氏体结构,镍的含量越低,所需求参与的锰和氮数量就越高。例如在201型不锈钢中,只含有4.5%的镍,一同含有0.25%的氮。由镍等式可知这些氮在构成奥氏体的才干上恰当于7.5%的镍,所以相同可以构成100%奥氏体结构。这也是200系列不锈钢的构成原理。在有些不符合标准的200系列不锈钢中,因为不能参与满意数量的锰和氮,为了构成100%的奥氏体结构,人为的减少了铬的参与量,这必定导致了不锈钢抗腐蚀才干的下降。
在不锈钢中,有两种相反的力气一同作用:铁素体构成元素不断构成铁素体,奥氏体构成元素不断构成奥氏体。毕竟的晶体结构取决于两类增加元素的相对数量。铬是一种铁素体构成元素,所以铬在不锈钢晶体结构的构成上和奥氏体构成元素之间是一种竞赛联络。因为铁和铬都是铁素体构成元素,所以400系列不锈钢是完全铁素体不锈钢,具有磁性。在把奥氏体构成元素-镍参与到铁-铬不锈钢的过程中,跟着镍成分增加,构成的奥氏体也会逐渐增加,直至所有的铁素体结构都被转变为奥氏体结构,这样就构成了300系列不锈钢。假如仅增加一半数量的镍,就会构成50%的铁素体和50%的奥氏体,这种结构被称为双相不锈钢。
400系列不锈钢是一种铁、碳合铬的合金。这种不锈钢具有马氏体结构和铁元素,因此具有正常的磁特性。400系列不锈钢具有很强的抗高温氧化才干,而且与碳钢比较,其物理特性和机械特性都有进一步的改善。大多数400系列不锈钢都可以进行热处理。
300系列不锈钢是一种含有铁、碳、镍和铬的合金材料,一种无磁性不锈钢材料,比400系列不锈钢具有更好的可锻特性。因为300系列不锈钢的奥氏体结构,因此它在许多环境中具有很强的抗腐蚀功用,具有很好的抗金属超应力引起的腐蚀所构成的开裂的功用,而且其材料特性不受热处理的影响。是首要奥氏体构成元素,能减缓钢的腐蚀现象及在加热时晶粒的长大镍在不锈钢中的首要作用在于它改变了钢的晶体结构。在不锈钢中增加镍的一个首要原因就是构成奥氏体晶体结构,然后改善比方可塑性、可焊接性和耐性等不锈钢的特色,所以镍被称为奥氏体构成元素。一般碳钢的晶体结构称为铁氧体,呈体心立方(BCC)结构,参与镍,促进晶体结构从体心立方(BCC) 结构转变为面心立方(FCC)结构,这种结构被称为奥氏体。但是,镍并不是仅有具有此种性质的元素。常见的奥氏体构成元素有:镍、碳、氮、锰、铜。这些元素在构成奥氏体方面的相对重要性关于猜想不锈钢的晶体结构具有重要意义。现在,人们现已研究出许多公式来表述奥氏体
构成元素的相对重要性,最著名的是下面的公式:
奥氏体构成才干=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu%
从这个等式可以看出:碳是一种较强的奥氏体构成元素,其构成奥氏体的才干是镍的30倍,但是它不能被增加到耐腐蚀的不锈钢中,因为在焊接后它会构成敏化腐蚀和随后的晶间腐蚀问题。氮元素构成奥氏体的才干也是镍的30倍,但是它是气体,想要不构成多孔性的问题,只能在不锈钢中增加数量有限的氮。增加锰和铜会构成炼钢过程中耐火生命减少和焊接的问题。
2、碳C:含碳量增加可前进强度。碳可以与不锈钢中的其它元素构成化合物Cr23C6、NbC、TiC、TaC等碳化物。对耐腐蚀性而言,当固溶奥氏体中的碳与铬构成Cr23C6分出时,使钢对晶间腐蚀、点腐蚀的敏感性急剧上升,因此对耐腐蚀要求高的设备,要选用含碳量低的(在0.03%以下)的不锈钢。是强奥氏体构成元素,可显着前进钢的强度,其他碳对耐腐蚀性也有倒霉的影响
3、锰Mn:可改善耐高温强度,锰一般在不锈钢中,使腐蚀性和耐氧化性下降。
4、铬Cr:铬是不锈钢的底子成分,不锈钢坚持钝态要求含铬量大于12%。增加含铬量,对前进钢对氧化性酸的耐腐蚀性极为有用,一同也使耐点腐蚀性前进。是首要铁素体构成元素,铬与氧结合能生成耐腐蚀的Cr2O3钝化膜,是不锈钢坚持耐蚀性的底子元素之一,铬含量增加可前进钢的钝化膜修正才干,一般不锈钢中的铬含量必须在12%以上;
5、镍Ni:镍是奥氏体不锈钢的底子元素之一。跟着含镍量的前进,奥氏体钢的硬度,抗拉强度下降,耐性前进,耐应力腐蚀功用前进。含镍量低的奥氏体不锈钢是不安稳的。进行冷加工后,奥氏体显着硬化,耐性下降。镍对非氧化性酸及中性氯化物溶液有显着的耐腐蚀性。但对高温含硫气体是不耐腐蚀的。
6、钼Mo:钼能使不锈钢的基体强化,并前进钢的高温强度和蠕变功用。钼的参与使不锈钢的钝化膜安稳,能前进耐腐蚀性。特别在氯化物溶液中,钼能改善耐点腐蚀的功用,并有用地克制缝隙腐蚀。是碳化物构成元素,所构成的碳化物极为安稳,能阻遏奥氏体加热时的晶粒长大,减小钢的过热敏感性,其他钼元素能使钝化膜更细密结实,然后有用前进不锈钢的耐Cl-腐蚀性;含Mo不锈钢一般不用于耐硝酸腐蚀。不含Mo的不锈钢,是不能用于耐硫酸腐蚀,而含Mo2-3%的316系列,是耐硫酸腐蚀的最低商标,含Mo双相钢也恰当或优于316系列;随硫酸浓度的前进,需求选用高Cr、Ni、含Cu、Si的奥氏体不锈钢。
7、钛Ti、铌Nb:可防止晶间腐蚀,前进不锈钢的高温强度。钛的分出物使得钢的耐点腐蚀功用显着下降。是强碳化物构成元素,能前进钢的耐晶间腐蚀才干。但碳化钛对不锈钢的表面质量有倒霉影响,因此在表面要求较高的不锈钢中一般通过增加铌来改善功用。
8、铜Cu:在耐腐蚀方面,增加对非氧化性酸的耐腐蚀性。减少对点腐蚀的敏感性。塑性好,冷加工功用优异。
9、氮N:增加了氮以改善蠕变功用并使这种钢成为完全的奥氏体。氮在Cr-Ni奥氏体不锈钢和双相不锈钢中是一种无价且非常有利的合金元素。对氮的强化作用,下降钢的晶间腐蚀敏感性,改善钢的耐蚀性,特别是改善钢的耐点蚀等方面的机理,正在进行深化的研究工作
10、铁Fe:是不锈钢的底子金属元素;
11、磷、硫(P、S):是不锈钢中的有害元素,对不锈钢的耐腐蚀性和冲压性都会发作倒霉影响。
12、硅Si:
随硫酸浓度的前进,需求选用高Cr、Ni、含Cu、Si的奥氏体不锈钢


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