碳和氮對(duì)于不銹鋼的性能有哪些影響與作用

在超級(jí)鐵素體不銹鋼中，與在普通鐵素體不銹鋼中一樣，碳和氮也是最不受歡迎，但又沒有辦法完全去除的有害元素。碳和氮之所以不受歡迎，是因?yàn)樘己偷捎诠倘軓?qiáng)化而使鋼的強(qiáng)度、硬度稍有增加外，前面已經(jīng)述及（表1-1-1.表1-1-4）的鐵素體不銹鋼性能上幾乎所有的缺點(diǎn)和不足都與碳、氮有關(guān)；碳和氮之所以沒有辦法完全去除是因?yàn)榇髿庵泻泻芨叩牡覠掍撚迷牧希ㄣt和廢鋼等）中也都會(huì)有碳。在煉鋼過程中（包括現(xiàn)代的AOD、VOD精煉和高真空冶煉），雖然能去除大部分或絕大部分鋼中的碳和氮，但要完全去除則是非常困難的，而且鋼中碳、氮量越低，鋼的生產(chǎn)成本也越高。

雖然碳和氮都是強(qiáng)烈形成奧氏體的元素，但是，由于超級(jí)鐵素體不銹鋼中的碳和氮量都很低，因此，對(duì)高鉻、鉬超級(jí)鐵素體不銹鋼的基體組織并不產(chǎn)生影響。

碳和氮對(duì)超級(jí)鐵素體不銹鋼性能的不良影響主要是前面已述及的形成和析出碳、氮化物所造成的（見表111和表1-1-4）。圖1-1-24系碳、氮、氧對(duì)25%Cr-3%MO鋼脆性轉(zhuǎn)變溫度的影響，C、N量低于0.01%才能使此鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度在0°C以下。而圖1-1-25則系C+N和倍量對(duì)鐵素體不銹鋼沖擊韌性的影響。從圖1-1-25可看出，隨鉻量提高，為了獲得較好的韌性，需要更低的C+N量，由于超級(jí)鐵素體不銹鋼含鉻量均≥25%,因而C+N量≤≤0.25%是必需的。

鋼中碳和氮由于碳化物和氮化物的形成對(duì)鐵素體和超級(jí)鐵素體不銹鋼的耐全面腐蝕、耐晶間腐蝕、耐應(yīng)力腐蝕、耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕等性能也都是有害的。

圖1-1-26和表系為了使鐵素體不銹鋼獲得焊后塑性和耐晶間腐蝕性能，鋼中C+N的限量。可以看出為了使高倍鐵素體不銹鋼獲得焊后塑性和耐晶間腐蝕性能，含26%Cr的鋼中的C+N量應(yīng)≤100?130ppm。

圖1-1-27則系在20%NaCl+1%Na2Cr2O7·2H2O。溶液中，兩種奧氏體不銹鋼（AISI304,AISI316）和碳、氮、鎳對(duì)29%Cr型超級(jí)鐵素體不銹鋼點(diǎn)蝕、晶間腐蝕和晶間應(yīng)力腐蝕性能的影響。可知，在試驗(yàn)條件下兩種奧氏體不銹鋼既產(chǎn)生點(diǎn)蝕又產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕；不含鎳的含C+N≤110ppm的超級(jí)鐵素體不銹鋼（高純Cr29Mo2）僅有點(diǎn)蝕產(chǎn)生，當(dāng)C+N達(dá)260ppm的非高純Cr29Mo2鋼則既有點(diǎn)蝕又有晶間腐蝕；不含鎳的含C+N為70ppm的超級(jí)鐵素體不銹鋼（高純Cr29Mo4）,同樣只有點(diǎn)蝕。而含2.2%Ni的和C+N量在160ppm超級(jí)鐵素體不銹鋼（非高純Cr29Mo2Ni2）和3.9%Ni含C+N為250ppm的非高純Cr29Mo4Ni3.9則均既有點(diǎn)蝕又有晶間型應(yīng)力腐蝕，但是C+N量僅70ppm,而含1.8%Ni的高純Cr29Mo4Nil.8鋼則僅有點(diǎn)蝕。根據(jù)圖1-1-27的試驗(yàn)結(jié)果還可以看出C+N量高是產(chǎn)生晶間腐蝕（當(dāng)不含鎳時(shí)）和晶間應(yīng)力腐蝕（當(dāng)含鎳時(shí)）的必要條件，而C+N量較高且含鎳的超級(jí)鐵素體不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕時(shí)，表面上則系先形成擴(kuò)展型點(diǎn)蝕。

表1-1-14為了獲得耐晶間腐蝕性和焊后塑性,鋼中C+N的限量