現(xiàn)在，已知的化學(xué)元素有100多種，在工業(yè)中常用的鋼鐵質(zhì)猜中可以遇到的化學(xué)元素約二十多種。對付人們在與腐蝕征象作長期斗爭的實(shí)踐而形成的不銹鋼這一特別鋼系列來說，最常用的元素有十幾種，除了組成鋼的根本元素鐵以外，對不銹鋼的性能與構(gòu)造影響最大的元素是：碳、鉻、鎳、錳、硅、鉬、鈦、鈮、鈦、錳、氮、銅、鈷等。這些元素中除碳、硅、氮以外，都是化學(xué)元素周期表中位于過渡族的元素。實(shí)際上工業(yè)上應(yīng)用的不銹鋼都是同時存在幾種以至十幾種元素的，當(dāng)幾種元素共存于不銹鋼這一個統(tǒng)一體中時，它們的影響要比單獨(dú)存在時龐大得多，因為在這種環(huán)境下不但要思量各元素自身的作用，而且要過細(xì)它們相互之間的影響，因此不銹鋼的構(gòu)造決定于種種元素影響的總和。
一、種種元素對不銹鋼的性能和構(gòu)造的影響和作用
1-1鉻在不銹鋼中的決定作用：決定不銹鋼性屬的元素只有一種，這便是鉻，每種不銹鋼都含有肯定命量的鉻。迄今為止，還沒有不含鉻的不銹鋼。鉻之因而成為決定不銹鋼性能的主要元素，根本的緣故原由是向鋼中添加鉻作為合金元素以后，促使其內(nèi)部的誤會 活動向有利于抵抗腐蝕破壞的方面發(fā)展。這種變革可以從以下方面得到闡明：
①鉻使鐵基固溶體的電極電位提高
②鉻汲取鐵的電子使鐵鈍化
鈍化是由于陽極應(yīng)聲被防止而引起金屬與合金耐腐蝕性能被提高的征象。構(gòu)成金屬與合金鈍化的理論許多，主要有薄膜論、吸附論及電子分列論。
1-2. 碳在不銹鋼中的兩重性
碳是工業(yè)用鋼的主要元素之一，鋼的性能與構(gòu)造在很大程度上決定于碳在鋼中的含量及其散布的情勢，在不銹鋼中碳的影響尤為顯著。碳在不銹鋼中對構(gòu)造的影響主要體現(xiàn)在兩方面，一方面碳是穩(wěn)固奧氏體的元素，并且作用的程度很大（約為鎳的30倍），另一方面由于碳和鉻的親和力很大，與鉻形成-系列龐大的碳化物。因而，從強(qiáng)度與耐腐燭性能兩方面來看，碳在不銹鋼中的作用是相互誤會 的。
了解了這一影響的紀(jì)律，我們就可以從不同的利用要求出發(fā)，選擇不同的含碳量的不銹鋼。
比方工業(yè)中應(yīng)用最普遍的，也是最起碼的不銹鋼--0Crl3～4Cr13這五個鋼號的標(biāo)準(zhǔn)含鉻量劃定為12～14％，便是把碳要與鉻形成碳化鉻的因素思量進(jìn)去以后才決定的，目的即在于使碳與鉻聯(lián)合成碳化鉻以后，固溶體中的含鉻量不致低于11.7％這一最低限度的含鉻量。
就這五個鋼號來說由于含碳量不同的，強(qiáng)度與耐腐蝕性能也是有區(qū)別的，0Cr13～2Crl3鋼的耐腐蝕性較好但強(qiáng)度低于3Crl3和4Cr13鋼，多用于制造結(jié)構(gòu)零件，后兩個鋼號由于含碳較高而可得到高的強(qiáng)度多用于制造彈簧、刀具等要求高強(qiáng)度及耐磨的零件。又如為了降服18－8鉻鎳不銹鋼的晶間腐蝕，可以將鋼的含碳量降至0.03％以下，大概參加比鉻和碳親和力更大的元素（鈦或鈮），使之不形成碳化鉻，再如當(dāng)高硬度與耐磨性成為主要要求時，我們可以在增加鋼的含碳量的同時恰當(dāng)地提高含鉻量，做到既滿足硬度與耐磨性的要求，又分身-定的耐腐蝕成果，工業(yè)上用作軸承、量具與刃具有不銹鋼9Cr18和9Cr17MoVCo鋼，含碳量雖高達(dá)0.85～0.95％，由于它們的含鉻量也相應(yīng)地提高了，因而仍包管了耐腐蝕的要求。
總的來講，現(xiàn)在工業(yè)中得到應(yīng)用的不銹鋼的含碳量都是比較低的，大多數(shù)不銹鋼的含碳量在0.1～0.4％之間，耐酸鋼則以含碳0.1～0.2％的居多。含碳量大于0.4％的不銹鋼僅占鋼號總數(shù)的一小部門，這是因為在大多數(shù)利用條件下，不銹鋼總因此耐腐蝕為主要目的。別的，較低的含碳量也是出于某些工藝上的要求，如易于焊接及冷變形等。
1-3. 鎳在不銹鋼中的作用是在與鉻共同后才發(fā)揮出來的
鎳是精良的耐腐蝕材料，也是合金鋼的主要合金化元素。鎳在鋼中是形成奧氏體的元素，但低碳鎳鋼要得到純奧氏體構(gòu)造，含鎳量要到達(dá)24％；而只有含鎳27％時才使鋼在某些介質(zhì)中的耐腐蝕性能顯著變化。因而鎳不能單獨(dú)構(gòu)成不銹鋼。但是鎳與鉻同時存在于不銹鋼中時，含鎳的不銹鋼卻具有許多難得的性能。
基于上面的環(huán)境可知，鎳作為合金元素在不銹鋼中的作用，在于它使高鉻鋼的構(gòu)造產(chǎn)生變革，從而使不銹鋼的耐腐蝕性能及工藝性能得到某些改進(jìn)。
1-4. 錳和氮可以代替鉻鎳不銹鋼中鎳
鉻鎳奧氏體鋼的好處雖然許多，但近幾十年理由于鎳基耐熱合金與含鎳20％以下的熱強(qiáng)鋼的大量發(fā)展與應(yīng)用，以及化學(xué)工業(yè)日益發(fā)展對不銹鋼的必要量越來越大，而鎳的礦藏量較少且又會合散布在少數(shù)地區(qū)，因此在天下范疇內(nèi)出現(xiàn)了鎳在供和需方面的誤會 。因而在不銹鋼與許多其他合金范疇（如大型鑄鍛件用鋼、東西鋼、熱強(qiáng)鋼等）中，特別是鎳的資源比較缺乏的國家，普遍地開展了節(jié)鎳和以其他元素代鎳的科學(xué)研究與生產(chǎn)實(shí)踐，在這方面研究和應(yīng)用比較多的因此錳和氮來代替不銹鋼與耐熱鋼中的鎳。
錳對付奧氏體的作用與鎳相似。但說得確切一些，錳的作用不在于形成奧氏體，而是在于它減少鋼的臨界淬敏捷度，在冷卻時增加奧氏體的穩(wěn)固性，防止奧氏體的分析，使高溫下形成的奧氏體得以連結(jié)到常溫。在提高鋼的耐腐蝕性能方面，錳的作用不大，如鋼中的含錳量從0到10．4%變革，也不使鋼在空氣與酸中的耐腐蝕性能產(chǎn)生明顯的變化。這是因為錳對提高鐵基固溶體的電極電位的作用不大，形成的氧化膜的防護(hù)作用也很低，因而工業(yè)上雖有以錳合金化的奧氏體鋼（如40Mn18Cr4,50Mn18Cr4WN、ZGMn13鋼等），但它們不能作為不銹鋼利用。錳在鋼中穩(wěn)固奧氏體的作用約為鎳的二分之一，即2％的氮在鋼中的作用也是穩(wěn)固奧氏體，并且作用的程度比鎳還要大。比方，欲使含18％鉻的鋼在常溫下得到奧氏體構(gòu)造，以錳和氮代鎳的低鎳不銹鋼與元鎳的鉻錳氮不誘鋼，現(xiàn)在已在工業(yè)中得到應(yīng)用，有的已告成地代替了經(jīng)典的18-8鉻鎳不銹鋼。
1-5.不銹鋼中加鈦或鈮是為了預(yù)防晶間腐蝕。
1-6.鉬和銅可以提高某些不銹鋼的耐腐蝕性能。
1-7.其他元素對不銹鋼的性能和構(gòu)造的影響
以上主要的九種元素對不銹鋼的性能和構(gòu)造的影響，除這些元素對不銹鋼性能與構(gòu)造影響較大的元素以外，不銹鋼中還含有一些其他的元素。有的是和一般鋼一樣為常存雜質(zhì)元素，如硅、硫、磷等．也有的是為了某些特定的目的而參加的，如鈷、硼、硒、稀土元素等。從不銹鋼的耐腐蝕性能這一主要性質(zhì)來說，這些元素相對付已討論的九種元素，都黑白主要方面的，雖然云云，但也不能完全馬虎，因為它們對不銹鋼的性能與構(gòu)造同樣也產(chǎn)生影響。
硅是形成鐵素體的元素，在平常不銹鋼中為常存雜質(zhì)元素。
鈷作為合金元素在鋼中應(yīng)用不多，這是因為鈷的代價高及其在別的方面（如高速鋼、硬質(zhì)合金、鈷基耐熱合金、磁鋼或硬磁合金等）有著更主要的用途。在平常不銹鋼中加鈷作合金元素的也不多，常用不銹鋼如9Crl7MoVCo鋼（含1.2-1.8％鈷）加鈷，目的并不在于提高耐腐蝕性能而在于提高硬度，因為這種不銹鋼的主要用途是制造切片機(jī)械刃具、剪刀及手術(shù)刀片等。
硼：高鉻鐵素體不銹鋼Crl7Mo2Ti鋼中加0．005％硼，可使在沸騰的65％醋酸中的耐腐蝕性能提高。加微量的硼（0.0006～0.0007％）可使奧氏體不銹鋼的熱態(tài)塑性改進(jìn)。少量的硼由于形成低熔點(diǎn)共晶體，使奧氏體鋼焊接時產(chǎn)生熱裂紋的偏向增大，但含有較多的硼（0．5～0．6％）時，反而可預(yù)防熱裂紋的產(chǎn)生。因為當(dāng)含有0．5～0．6％的硼時，形成奧氏體－硼化物兩相構(gòu)造，使焊縫的熔點(diǎn)減少。熔池的凝聚溫度低于半溶化區(qū)時，母材在冷卻時產(chǎn)生的張應(yīng)力，由處于液態(tài)．固態(tài)的焊縫金屬蒙受，此時是不致引起漏洞的，縱然在近縫區(qū)形成了裂紋，也可以為處于液態(tài)－固態(tài)的熔池金屬所添補(bǔ)。含硼的鉻鎳奧氏體不銹鋼在原子能工業(yè)中有著特別的用途。
磷：在一般不銹鋼中都是雜質(zhì)元素，但其在奧氏體不銹鋼中的危害性不像在平常鋼中那樣顯著，故含量可容許高一些，若有的資料提出可達(dá)0．06％，以利于冶煉控制。個別的含錳的奧氏體鋼的含磷量可達(dá)0．06％（如2Crl3NiMn9鋼）以至0.08％（如Cr14Mnl4Ni鋼）。利用磷對鋼的強(qiáng)化作用，也有加磷作為時效硬化不銹鋼的合金元素，PH17－10P鋼(含0．25％磷)乃PH－HNM鋼（含0．30磷）等。
硫和硒：在一般不銹鋼中也是常有雜質(zhì)元素。但向不銹鋼中加0．2～0．4％的硫，可提高不銹鋼的切削性能，硒也具有同樣的作用。硫和硒提高不銹鋼的切削性能，是因為它們減少不銹鋼的韌性，比方平常18－8鉻鎳不銹鋼的打擊值可達(dá)30公斤/厘米2。含0．31％硫的18－8鋼（0．084％C、18．15％Cr、9．25％Ni）的打擊值為1．8公斤/平方厘米；含0。22％硒的18－8鋼（0．094％C、18．4％Cr、9％Ni）的打擊值為3．24公斤/平方厘米。硫與硒均減少不銹鋼的耐腐蝕性能，因而實(shí)際應(yīng)用它們作為不銹鋼的合金化元素的很少。
稀土元素：稀土元素應(yīng)用于不銹鋼，現(xiàn)在主要在于改進(jìn)工藝性能方面。如向Crl7Ti鋼和Cr17Mo2Ti鋼中加少量的稀土元素，可以消除鋼錠中因氫氣引起的氣泡和淘汰鋼坯中的裂紋。奧氏體和奧氏體－鐵素體不銹鋼中加0．02～0．5％的稀土元素（鈰鑭合金），可顯著改進(jìn)鍛造性能。曾有一種含19．5%鉻、23％鎳以及鉬銅錳的奧氏體鋼，由于熱加工工藝性能在已往只能生產(chǎn)鑄件，加稀土元素后則可軋制成種種型材。本文轉(zhuǎn)自佛山不銹鋼板廠轉(zhuǎn)載請保留鏈接。http://www.ujfvwzi.cn/,