各種不銹鋼中包含有Cr、Ni、Mn、Mo、Cu、Si、C、N、Nb等合金元素，它們對鋼的組織有不同的影響，Cr、Mo、Ti、Nb本身具有體心立方（bcc）晶格結構，加入鋼中使占α-Fe體心立方晶格結構穩定，因而是縮小γ區的元素，使A3上升，A4下降，見圖1-8（b）。在Fe-Cr合金中，Cr含量大于13％時就不出現高溫γ相區了。高鉻不銹鋼如Cr17，Cr25是屬于鐵素體不銹鋼，從高溫到室溫具有體心立方晶格結構，只有鐵素體單相。鉬、鈦、鈮等加入都縮小γ相區，使鐵素體含量增加。所以稱鉻、鉬、鈦、鈮等為鐵素體形成元素。


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  鎳、錳、銅等(deng)元素本(ben)身具有面心(xin)立方晶(jing)格(ge)結構，加入鋼中(zhong)使A3下(xia)降、A4上升，擴大(da)γ相區，并且穩(wen)定(ding)γ-Fe，使高(gao)溫(wen)面心(xin)立方晶(jing)格(ge)結構的(de)奧氏體能夠穩(wen)定(ding)到(dao)室溫(wen)，沒有相變產生。但(dan)銅的(de)作用比鎳、錳小(xiao)得多，鎳、錳在一定(ding)溫(wen)度范圍內可與(yu)γ-Fe無限互溶(rong)。



1. Fe-Cr 不銹鋼


  不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)基本(ben)金(jin)相(xiang)組織可(ke)用Fe-Cr系(xi)列(lie)(lie)狀態(tai)圖表示，如圖1-8所(suo)示。在800～1200℃之間，在所(suo)謂的(de)γ環形(xing)圈(quan)內，是(shi)(shi)以奧氏(shi)體(ti)相(xiang)（y）存在。γ相(xiang)急劇冷(leng)卻時，則變(bian)態(tai)為馬(ma)氏(shi)體(ti)相(xiang)。在γ環形(xing)圈(quan)外側，從高溫到(dao)常(chang)溫以穩(wen)定的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)（α）存在。馬(ma)氏(shi)體(ti)系(xi)列(lie)(lie)不(bu)(bu)銹鋼(gang)、鐵(tie)素(su)體(ti)系(xi)列(lie)(lie)不(bu)(bu)銹鋼(gang)就(jiu)是(shi)(shi)含有這些金(jin)相(xiang)組織的(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)。所(suo)以Fe-Cr系(xi)列(lie)(lie)不(bu)(bu)銹鋼(gang)一般不(bu)(bu)是(shi)(shi)馬(ma)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)，就(jiu)是(shi)(shi)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)。


  從圖1-8中可以看(kan)出，除了(le)在一定濃度、溫(wen)度范圍形(xing)成。相(xiang)外，在相(xiang)當大(da)的(de)鉻含量范圍內形(xing)成α相(xiang)（鐵素(su)體）。仔細分析Fe-Cr相(xiang)圖的(de)左側部(bu)分，在鉻含量小于8％時，隨鉻量的(de)增多，A4點降低，A3點也降低；鉻含量大(da)于8％時，隨鉻量的(de)增多，A3點升高，A4點降低，從而在鉻含量小于12.5％的(de)范圍內形(xing)成封(feng)閉(bi)的(de)γ圈。這(zhe)表明(ming)，鉻含量大(da)于12.5％的(de)Fe-Cr合金，就(jiu)不(bu)再出現γ相(xiang)。因而，高鉻不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，如Cr17、Cr25、Cr28等(deng)，都(dou)是鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，這(zhe)些鋼(gang)從高溫(wen)到室溫(wen)都(dou)是體心立方（bcc）點陣，即不(bu)論加熱和(he)冷卻(que)都(dou)不(bu)發生(sheng)α→γ相(xiang)變。



2. Fe-Cr-Ni-Mn 不銹(xiu)鋼


  從冶金觀點來說，奧(ao)(ao)氏體(ti)組(zu)織無論對(dui)鋼廠(chang)還是(shi)對(dui)加工制造廠(chang)都(dou)是(shi)他們所希望(wang)和需要的(de)組(zu)織結構。在(zai)不銹(xiu)鋼中，可以使(shi)用(yong)其他奧(ao)(ao)氏體(ti)形成(cheng)元素，如(ru)錳、氮、銅等來部分(fen)地代替鎳(nie)以保持其奧(ao)(ao)氏體(ti)組(zu)織。在(zai)由(you)于(yu)鎳(nie)的(de)供應(ying)短缺的(de)情(qing)況下，這種200類(lei)型(xing)的(de)節鎳(nie)型(xing)鋼得(de)到(dao)了極(ji)大的(de)發(fa)展(zhan)。這類(lei)鋼在(zai)卡車(che)、拖車(che)、汽車(che)以及軌道交通等的(de)制造中得(de)到(dao)大量應(ying)用(yong)。


  Fe-Cr-Mn三(san)元(yuan)(yuan)系中(zhong)，既有(you)縮小γ相(xiang)(xiang)區(qu)(qu)的(de)元(yuan)(yuan)素Cr，又有(you)擴大(da)γ相(xiang)(xiang)區(qu)(qu)的(de)元(yuan)(yuan)素Ni或(huo)Mn，在(zai)這種情況(kuang)下，不銹鋼的(de)組織就要由(you)給(gei)定成分的(de)合(he)金在(zai)Fe-Cr-Mn相(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)中(zhong)的(de)位置來確定。例如(ru)，在(zai)Fe-Cr-Mn三(san)元(yuan)(yuan)相(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)的(de)1000℃等溫截面上（圖(tu)(tu)1-9）可以(yi)看(kan)出(chu)，Mn擴大(da)γ相(xiang)(xiang)區(qu)(qu)的(de)能力比Ni小，含(han)錳(meng)的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)溶(rong)解促成鐵素體(ti)的(de)元(yuan)(yuan)素Cr的(de)量最(zui)多只有(you)14％。Cr17Mn13鋼的(de)成分示態點在(zai)γy+αα兩相(xiang)(xiang)區(qu)(qu)；由(you)于含(han)錳(meng)奧(ao)氏(shi)體(ti)有(you)足夠(gou)的(de)穩定性，在(zai)冷至(zhi)室溫的(de)過程中(zhong)不發生(sheng)相(xiang)(xiang)變(bian)，因而得到的(de)是奧(ao)氏(shi)體(ti)加鐵素體(ti)的(de)雙相(xiang)(xiang)組織。


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  在1955年，12Cr17Mn6Ni5N（201）型(xing)不銹鋼被(bei)(bei)AISI接(jie)納為標準成(cheng)分。12Cr18Mn9Ni5N（202）型(xing)也(ye)被(bei)(bei)采用。


  當把兩種(zhong)選(xuan)擇的(de)(de)材料的(de)(de)各(ge)種(zhong)性能進行比(bi)較(jiao)時，就會發(fa)(fa)現200系列具有一些明顯的(de)(de)優點。200系列合(he)金(jin)較(jiao)高的(de)(de)退火強度(du)對某(mou)些用途是非常重要的(de)(de)，而且在生產和加(jia)工(gong)中也會發(fa)(fa)現許(xu)多優點。除(chu)此之外，200系列不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)價(jia)格也比(bi)300系列的(de)(de)低。




3. Fe-Cr-Ni 不銹(xiu)鋼


  Fe-Cr-Ni系列狀(zhuang)態圖(tu)如圖(tu)1-9所示。Ni是穩定奧氏體相(xiang)（y）的元素，30％Ni將γ區(qu)擴大至500～1450℃區(qu)間內。


  Fe-Cr-Ni三(san)元系中，既有縮小γ相(xiang)(xiang)區的(de)(de)(de)元素Cr，又有擴大(da)γ相(xiang)(xiang)區的(de)(de)(de)元素Ni或Mn，在(zai)(zai)這(zhe)種(zhong)情況(kuang)下，不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)組織就要由給定成(cheng)(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)合金在(zai)(zai)Fe-Cr-Ni相(xiang)(xiang)圖(tu)中的(de)(de)(de)位置來確定。例如，在(zai)(zai)Fe-Cr-Ni三(san)元相(xiang)(xiang)圖(tu)的(de)(de)(de)1100℃等溫截(jie)面上（圖(tu)1-10），Cr18Ni8的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)分(fen)示態點(dian)在(zai)(zai)γ相(xiang)(xiang)區，于是，這(zhe)種(zhong)成(cheng)(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)鋼快冷至室溫后，即可得(de)到單相(xiang)(xiang)奧氏體組織。