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)(tu)2.12為Fe-Cr二元平衡圖(tu)(tu)。Fe和(he)Cr的(de)(de)原子半徑尺寸相(xiang)近（表2.1），Cr加入Fe中后可以(yi)與α-Fe無限互溶。約在(zai)12％Cr和(he)1000℃時封閉y區，以(yi)后是α＋γ兩(liang)相(xiang)區，當鉻含量超過14％后，將得到α固溶體。需要(yao)指出，γ區和(he)α＋y區邊(bian)界的(de)(de)測(ce)定結(jie)果與所(suo)用原料的(de)(de)純(chun)度有關，早期使用的(de)(de)原料不(bu)可能很純(chun)，所(suo)含碳(tan)及氮較高(gao)。圖(tu)(tu)2.12的(de)(de)y區和(he)α＋γ雙相(xiang)區邊(bian)界數(shu)據來自于文獻。
由圖2.27 Fe-Cr-C在700℃時的(de)平衡(heng)圖可(ke)以(yi)看出，隨Cr／C的(de)增加，鋼中先后生成（Fe，Cr）3C、（Fe，Cr），C3和（Fe，Cr）23C6。鉻是縮(suo)(suo)小Fe-C合(he)金(jin)γ相(xiang)區的(de)元(yuan)素，圖2.34可(ke)以(yi)顯示鉻縮(suo)(suo)小y相(xiang)區的(de)趨勢，當鉻含量為(wei)20％時，γ相(xiang)區縮(suo)(suo)小為(wei)一點。
碳(tan)能擴大Fe-Cr平衡圖的(de)γ相(xiang)(xiang)(xiang)區，但(dan)其溶解度極限(xian)卻隨鉻(ge)含(han)(han)量的(de)提(ti)高(gao)(gao)而(er)減少。圖9.6表(biao)明，在碳(tan)含(han)(han)量為(wei)(wei)0.6％的(de)Fe-Cr-C合(he)金中(zhong)，鉻(ge)含(han)(han)量達18％時(shi)(shi)高(gao)(gao)溫下仍(reng)為(wei)(wei)單一(yi)(yi)的(de)y相(xiang)(xiang)(xiang)；鉻(ge)含(han)(han)量范圍在18％～27％時(shi)(shi)，鋼(gang)在高(gao)(gao)溫時(shi)(shi)的(de)組織為(wei)(wei)a＋y相(xiang)(xiang)(xiang)；鉻(ge)含(han)(han)量高(gao)(gao)于(yu)27％時(shi)(shi)，鋼(gang)的(de)組織將成(cheng)為(wei)(wei)單一(yi)(yi)的(de)α相(xiang)(xiang)(xiang)，不可能產生馬氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)。碳(tan)含(han)(han)量為(wei)(wei)0.6％和(he)鉻(ge)含(han)(han)量為(wei)(wei)18％時(shi)(shi)，單一(yi)(yi)的(de)γ相(xiang)(xiang)(xiang)區最寬，如果繼(ji)續提(ti)高(gao)(gao)碳(tan)含(han)(han)量，將生成(cheng)碳(tan)化物相(xiang)(xiang)(xiang)。
不(bu)銹鋼(gang)的(de)鉻含量一般在(zai)12％以上，在(zai)Fe-Cr-C合金中，馬氏(shi)體鋼(gang)鉻含量為12％～18％，鐵素體鋼(gang)鉻含量為15％～30％，這兩類鋼(gang)的(de)鉻含量有重復的(de)區(qu)域(yu)（15％～18％），至于屬于哪一類，取決(jue)于其碳含量。
含(han)鉻的(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)（y相）不(bu)穩定，只存(cun)在于(yu)高溫區(qu)，緩冷(leng)時轉(zhuan)變為鐵(tie)素體(ti)(ti)（α相），急冷(leng)時可(ke)以(yi)轉(zhuan)變為馬氏(shi)體(ti)(ti)；加(jia)入碳之后(hou)，可(ke)以(yi)擴大y相區(qu)；速冷(leng)后(hou)，可(ke)以(yi)獲得部分殘余奧氏(shi)體(ti)(ti)，但高碳的(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)在冷(leng)卻過(guo)程中(zhong)(zhong)易于(yu)析出(chu)碳化鉻而(er)降低基體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)鉻含(han)量，降低了鋼的(de)耐蝕性。
為了能在室溫獲(huo)得穩定的奧氏體，可在Fe-C中(zhong)加(jia)入鎳和錳，兩者都是擴大γ相區的元素。圖2.5、圖2.7分(fen)別為Fe-Mn和Fe-Ni的平衡圖，Fe-Mn和Fe-Ni均可生成無限互溶的γ相區。
圖(tu)9.7為Fe-Cr-Ni三(san)元系在(zai)高(gao)溫的(de)相(xiang)(xiang)圖(tu)，可以看(kan)出，由于鎳的(de)存在(zai)，在(zai)1100℃下，y相(xiang)(xiang)區(qu)擴展到較高(gao)的(de)鉻含量，這(zhe)種(zhong)高(gao)溫穩定的(de)γ相(xiang)(xiang)急冷到室(shi)溫，形成如圖(tu)9.8所(suo)示的(de)室(shi)溫下的(de)各種(zhong)亞穩相(xiang)(xiang)及穩定相(xiang)(xiang)。
雖然錳和鎳一樣可以擴展和穩定y相，但在奧(ao)氏體(ti)不銹鋼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。
合金元素(su)對不銹鋼(gang)組織(zhi)的影(ying)響基本上可以分(fen)為兩大(da)(da)類(lei)：一類(lei)是擴(kuo)大(da)(da)奧氏體區或穩(wen)定奧氏體的元素(su)，它們是碳、氮、鎳、錳、銅等；另一類是(shi)封閉或縮小奧(ao)(ao)氏體(ti)區形(xing)成(cheng)鐵素(su)(su)(su)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)，它們是(shi)鉻、硅(gui)、鈦、鈮(ni)、鉬等。當這兩類作(zuo)(zuo)用(yong)不同的(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)同時存在于(yu)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)時，不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)組織(zhi)(zhi)就取(qu)決于(yu)它們互相作(zuo)(zuo)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)結果。如形(xing)成(cheng)鐵素(su)(su)(su)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)在鋼(gang)(gang)中(zhong)占(zhan)(zhan)優(you)勢(shi)，鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)基體(ti)組織(zhi)(zhi)就是(shi)鐵素(su)(su)(su)體(ti)；如穩定奧(ao)(ao)氏體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)在鋼(gang)(gang)中(zhong)占(zhan)(zhan)優(you)勢(shi)，鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)基體(ti)組織(zhi)(zhi)則為(wei)奧(ao)(ao)氏體(ti)；如穩定奧(ao)(ao)氏體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)程度還不足(zu)以(yi)(yi)使鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)馬(ma)氏體(ti)轉變點（M3）降至室(shi)溫(wen)(wen)以(yi)(yi)下(xia)，自(zi)高溫(wen)(wen)冷(leng)卻(que)的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏體(ti)在高于(yu)室(shi)溫(wen)(wen)即轉變為(wei)馬(ma)氏體(ti)，這樣鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)基體(ti)組織(zhi)(zhi)就是(shi)馬(ma)氏體(ti)。為(wei)了(le)簡(jian)便起(qi)見(jian)，可把鐵素(su)(su)(su)體(ti)形(xing)成(cheng)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)折合成(cheng)鉻的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)，把奧(ao)(ao)氏體(ti)形(xing)成(cheng)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)折合成(cheng)鎳的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)，而(er)制成(cheng)鉻當量［Cr］。和鎳當量［Ni］eq圖，以(yi)(yi)表明鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)實際成(cheng)分和所(suo)得到的(de)(de)(de)(de)(de)組織(zhi)(zhi)狀態，見(jian)圖9.13。該圖適(shi)用(yong)于(yu)從(cong)高溫(wen)(wen)快(kuai)速冷(leng)卻(que)的(de)(de)(de)(de)(de)Cr-Ni系不銹(xiu)鋼(gang)(gang)，因而(er)可以(yi)(yi)用(yong)來確定焊(han)縫冷(leng)卻(que)后的(de)(de)(de)(de)(de)組織(zhi)(zhi)。其中(zhong)：
圖9.13雖不(bu)能十分(fen)確(que)切地確(que)定(ding)不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)的組織(zhi)，但仍可以幫助了解穩定(ding)奧氏體(ti)元素(su)和鐵(tie)素(su)體(ti)形成(cheng)元素(su)對不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)組織(zhi)的相對影響，粗略地分(fen)析一些具有復雜(za)化學成(cheng)分(fen)的不(bu)銹鋼(gang)組織(zhi)。
圖9.14是從大量Cr-Ni奧氏體不銹(xiu)鋼的(de)試驗數(shu)據中整(zheng)理(li)得(de)到的(de)，適用于1150℃熱加工后冷卻狀態的(de)不銹(xiu)鋼組織(zhi)。該圖考慮(lv)了元素間的(de)交(jiao)互作用：
