碳(C)在不鏽鋼材料中具有雙重性。碳在不鏽鋼材料中的含量及其分布的形式,在特别大程度上左右着不鏽鋼材料的性能和組織:
一方面碳是平衡奧氏體元素,并有特别大的作用,約為鎳的30倍。碳含量高的(馬氏體)不鏽鋼材料,是完全可以接受淬火強化,從而在機械性能方面可大幅提高它的強度;另一方面由于碳和鉻的親和力特别大,在不鏽鋼材料中要用十七倍碳含量的鉻與它緊密結合成碳化鉻。随着不鏽鋼材料中碳含量的增加,則與碳形成碳化物的鉻越多,從而顯著降低不鏽鋼材料鋼的耐蝕性。
所以,從強度與耐腐蝕的性能兩方面來看,碳在不鏽鋼材料中的作用是互相矛盾的。
在實際應用中,為了能達到耐腐蝕的目的,不鏽鋼材料的碳含量一般較低,在絕大多數在0.1%左右,為了能進一步提高鋼的耐腐蝕能力,特别是抗晶間腐蝕的能力,常用到超低碳的不鏽鋼材料,碳含量在0.03%甚至更低;但是要用于制造滾動軸承、彈簧、工具等不鏽鋼材料,要求有高的硬度和耐磨性,因而碳含量較高,一般均在0.85~1.00%之間,如9Cr18高碳高鉻馬氏體不鏽鋼。
碳在不鏽鋼中的作用碳(C)在奧氏體和鐵素體不鏽鋼中以間隙元素存在于固溶體中,是奧氏體不鏽鋼中最有效的固溶強化元素;在高碳馬氏體不鏽鋼中,會有共晶碳化物和其他碳化物生成,對硬度及耐磨性非常有利,适合于生産各類刀具。
經固溶處理的奧氏體不鏽鋼中,碳以固溶體存在,當碳(C)>0.03%,若将不鏽鋼材料置于538-815℃的溫度範圍内,碳可能以碳化物形式在晶界析出,同時形成貧鉻(Cr)區(焊接時最易産生的現象),這種現象成為敏化析出,使不鏽鋼材料增加了晶界腐蝕的敏感性;鐵素體不鏽鋼亦會陳設鉻的碳化物而引起晶界腐蝕現象。
所以,隻有在奧氏體不鏽鋼中把碳元素含量将至0.03%以下,或通過钛(Ti)或Nb(铌)元素以形成平衡的碳化物,來避免敏化及防止出現貧鉻(Cr)區及避免焊接時産生的刀狀腐蝕。
間隙元素:是指在金屬中溶質原子(碳、氧、氮等原子)填入溶劑金屬點陣中的間隙位置,所形成的一種固溶體的一種補充元素,起到穩定其金屬原子晶格形式的作用。
固溶體:是金屬物在一定結晶構造位置上離子的互相置換,而不改變整個晶體的結構及對稱性;固溶體分為三種:替代式固溶體、填隙式固溶體和缺位式固溶。
貧鉻區:是指不鏽鋼中的碳元素與晶界處的鉻結合,使晶界處的鉻含量降低并析出;造成不鏽鋼表面或内部局部鉻含量低于平均含量的區域。貧鉻區的出現,通常是碳化鉻析出的結果。
敏化析出:不鏽鋼中的碳(通常含0.03%)與鉻結合,在熱處理過程中或在焊接過程中在晶界析出,形成的碳化物使晶界出現貧鉻,發生局部的晶界腐蝕,降低了不鏽鋼的耐應力腐蝕性。
刀狀腐蝕:簡稱刀蝕。在含有穩定元素的奧氏體不鏽鋼中,焊接熱影響區的過熱區在腐蝕介質作用下,發生沿熔合線走向的深溝狀似刀痕的腐蝕,稱為刀狀腐蝕。
,更多精彩资讯请关注tft每日頭條,我们将持续为您更新最新资讯!