一、影響不銹鋼組織的兩大類合金元素
形成鐵素體的元素:Cr、Mo、Si、Al、W、Ti、Nb等。
形成奧氏體的元素:C、N、Ni、Co、Mn、Cu等。
在一定溫度條件下,不銹鋼的基體組織是由鋼中形成鐵素體和形成奧氏體的合金元素間的相互作用所決定的。
二、鉻當量與鎳當量
是指各合金元素形成鐵素體組織或形成奧氏體組織的能力的總和。
鉻當量= Cr + 1.5Mo + 1.5Si + 1.75Nb + 1.5Ti + 5.5Al + 0.75W , 各元素含量前的數(shù)字為該元素形成鐵素體的能力相當于鉻形成鐵素體能力的倍數(shù)。
鎳當量= Ni + Co + 30(C+N)+0.5Mn + 0.3 Cu ,各元素含量前的數(shù)字為該元素形成奧氏體的能力相當于鎳形成奧氏體能力的倍數(shù)。
三、鉻當量與鎳當量對不銹鋼基體組織的影響
圖2.1指出了自高溫冷卻后,鉻當量與鎳當量對不銹鋼基體組織的影響。從圖中可以根據(jù)不銹鋼化學(xué)成分中的鉻當量與鎳當量大致確定鋼的基體組織類型和組成。不銹鋼中的馬氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼系處于圖2.1中I 區(qū)和II區(qū)范圍內(nèi),而雙相不銹鋼則處于A+F區(qū)范圍內(nèi)。
需要指出,各種合金元素在鋼(包括不銹鋼)中相互作用,在形成各種基體組織(固溶體)的同時,還可產(chǎn)生不同程度的固溶強化作用,見圖2.2和圖2.3 。這主要是各種合金元素(溶質(zhì))在基體組織(溶劑)中所處的位置導(dǎo)致溶劑晶格發(fā)生不同程度的畸變而產(chǎn)生的作用。根據(jù)溶質(zhì)元素在溶劑晶格中所處位置的不同,有間隙型元素和置換型元素之分。處在溶劑(Fe)晶格結(jié)點空隙處的元素(如C、N、B等),稱間隙型元素;而處在溶劑(Fe)晶格結(jié)點處的元素則稱為置換型元素(示意圖見圖2.4)。間隙型元素和置換型元素在鋼中所形成的固溶體,又分別稱為間隙固溶體和置換固溶體。
由于碳、氮等間隙元素在鐵素體中的固溶度很低,因此,鐵素體不銹鋼主要是置換固溶體;由于包括碳、氮在內(nèi)的幾乎所有合金元素在奧氏體中均有相當?shù)墓倘芏龋ㄉ踔量蔁o限固溶),因此,奧氏體不銹鋼則常常是間隙元素固溶和置換元素固溶共存的固溶體。