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、銅等元素(su)本身具有面心(xin)立方晶格結(jie)構(gou)，加入鋼中使A3下降、A4上(shang)升，擴大(da)γ相區，并且穩定γ-Fe，使高溫(wen)面心(xin)立方晶格結(jie)構(gou)的奧氏體能夠(gou)穩定到室溫(wen)，沒有相變(bian)產生。但銅的作用比(bi)鎳、錳小得多，鎳、錳在一定溫(wen)度范(fan)圍內可與γ-Fe無限互溶。



1. Fe-Cr 不銹(xiu)鋼


  不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的基本金(jin)相(xiang)組(zu)織可用(yong)Fe-Cr系(xi)列狀態(tai)圖表示(shi)，如圖1-8所(suo)示(shi)。在800～1200℃之間，在所(suo)謂的γ環形(xing)圈內，是(shi)以奧(ao)氏體相(xiang)（y）存在。γ相(xiang)急劇冷卻時，則(ze)變態(tai)為馬氏體相(xiang)。在γ環形(xing)圈外側，從高溫到常溫以穩定(ding)的鐵(tie)素體相(xiang)（α）存在。馬氏體系(xi)列不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)、鐵(tie)素體系(xi)列不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)就是(shi)含有這些(xie)金(jin)相(xiang)組(zu)織的不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。所(suo)以Fe-Cr系(xi)列不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)一般不是(shi)馬氏體不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)，就是(shi)鐵(tie)素體不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。


  從(cong)圖1-8中(zhong)可以看出，除了在一定濃度、溫度范圍形成。相(xiang)外，在相(xiang)當大(da)的(de)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)含(han)量范圍內(nei)(nei)形成α相(xiang)（鐵(tie)素(su)體(ti)）。仔細分(fen)析Fe-Cr相(xiang)圖的(de)左側部分(fen)，在鉻(ge)(ge)(ge)(ge)含(han)量小于8％時，隨(sui)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)量的(de)增多，A4點(dian)(dian)(dian)降低(di)，A3點(dian)(dian)(dian)也降低(di)；鉻(ge)(ge)(ge)(ge)含(han)量大(da)于8％時，隨(sui)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)量的(de)增多，A3點(dian)(dian)(dian)升高，A4點(dian)(dian)(dian)降低(di)，從(cong)而在鉻(ge)(ge)(ge)(ge)含(han)量小于12.5％的(de)范圍內(nei)(nei)形成封閉的(de)γ圈。這表明，鉻(ge)(ge)(ge)(ge)含(han)量大(da)于12.5％的(de)Fe-Cr合金，就不再出現γ相(xiang)。因而，高鉻(ge)(ge)(ge)(ge)不銹鋼(gang)，如Cr17、Cr25、Cr28等，都(dou)是(shi)鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼(gang)，這些(xie)鋼(gang)從(cong)高溫到室溫都(dou)是(shi)體(ti)心立方（bcc）點(dian)(dian)(dian)陣，即(ji)不論加(jia)熱(re)和冷(leng)卻都(dou)不發生α→γ相(xiang)變。



2. Fe-Cr-Ni-Mn 不銹鋼(gang)


  從冶金觀點(dian)來說，奧氏(shi)體(ti)組織(zhi)無論對鋼(gang)廠(chang)還是對加(jia)工制(zhi)造(zao)廠(chang)都是他們所希望和需要的(de)(de)組織(zhi)結(jie)構。在不銹鋼(gang)中(zhong)，可以使(shi)用其(qi)他奧氏(shi)體(ti)形(xing)成元素，如錳、氮(dan)、銅等來部分地代(dai)替鎳以保持其(qi)奧氏(shi)體(ti)組織(zhi)。在由于鎳的(de)(de)供應(ying)短缺(que)的(de)(de)情況下，這(zhe)種200類型(xing)的(de)(de)節鎳型(xing)鋼(gang)得(de)到(dao)了(le)極大的(de)(de)發展(zhan)。這(zhe)類鋼(gang)在卡車、拖車、汽車以及軌道交(jiao)通等的(de)(de)制(zhi)造(zao)中(zhong)得(de)到(dao)大量應(ying)用。


  Fe-Cr-Mn三元(yuan)(yuan)(yuan)系中，既有縮(suo)小γ相區的(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)Cr，又(you)有擴(kuo)大γ相區的(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)Ni或Mn，在(zai)這種情(qing)況(kuang)下，不銹鋼的(de)(de)(de)(de)組(zu)織就要由(you)給(gei)定成分的(de)(de)(de)(de)合(he)金在(zai)Fe-Cr-Mn相圖中的(de)(de)(de)(de)位置來(lai)確定。例如，在(zai)Fe-Cr-Mn三元(yuan)(yuan)(yuan)相圖的(de)(de)(de)(de)1000℃等(deng)溫截面上（圖1-9）可以看出，Mn擴(kuo)大γ相區的(de)(de)(de)(de)能力(li)比Ni小，含錳的(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)體溶(rong)解促(cu)成鐵素(su)(su)(su)體的(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)Cr的(de)(de)(de)(de)量最多只有14％。Cr17Mn13鋼的(de)(de)(de)(de)成分示態(tai)點在(zai)γy+αα兩相區；由(you)于含錳奧氏(shi)體有足夠的(de)(de)(de)(de)穩定性，在(zai)冷至室(shi)溫的(de)(de)(de)(de)過程中不發生相變，因而得到的(de)(de)(de)(de)是奧氏(shi)體加鐵素(su)(su)(su)體的(de)(de)(de)(de)雙相組(zu)織。


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  在(zai)1955年(nian)，12Cr17Mn6Ni5N（201）型不銹鋼被(bei)AISI接納為(wei)標準成(cheng)分(fen)。12Cr18Mn9Ni5N（202）型也(ye)被(bei)采用。


  當把(ba)兩種(zhong)選擇的(de)(de)材料的(de)(de)各種(zhong)性能進(jin)行比(bi)較時，就會(hui)發現(xian)200系(xi)列具有一(yi)些明顯的(de)(de)優點。200系(xi)列合(he)金較高的(de)(de)退火強度對(dui)某些用(yong)途是非常重要的(de)(de)，而且(qie)在生產(chan)和加工中也(ye)會(hui)發現(xian)許多優點。除(chu)此之外，200系(xi)列不銹鋼(gang)的(de)(de)價(jia)格也(ye)比(bi)300系(xi)列的(de)(de)低。




3. Fe-Cr-Ni 不(bu)銹鋼


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


  Fe-Cr-Ni三元(yuan)(yuan)(yuan)系中，既有縮小γ相(xiang)區(qu)的(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素Cr，又有擴大γ相(xiang)區(qu)的(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素Ni或Mn，在(zai)這種情況下(xia)，不銹鋼的(de)(de)組(zu)(zu)織(zhi)就要由(you)給定成(cheng)分的(de)(de)合金在(zai)Fe-Cr-Ni相(xiang)圖(tu)中的(de)(de)位置來(lai)確定。例如，在(zai)Fe-Cr-Ni三元(yuan)(yuan)(yuan)相(xiang)圖(tu)的(de)(de)1100℃等溫截(jie)面上（圖(tu)1-10），Cr18Ni8的(de)(de)成(cheng)分示(shi)態點在(zai)γ相(xiang)區(qu)，于是，這種成(cheng)分的(de)(de)鋼快冷至室溫后(hou)，即可(ke)得到單相(xiang)奧(ao)氏體組(zu)(zu)織(zhi)。