碳和氮對于不銹鋼的性能有哪些影響與作用

在超級鐵素體不銹鋼中，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，由于超級鐵素體不銹鋼中的碳和氮量都很低，因此，對高鉻、鉬超級鐵素體不銹鋼的基體組織并不產(chǎn)生影響。

碳和氮對超級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鐵素體和超級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?？梢钥闯鰹榱耸垢弑惰F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29%Cr型超級鐵素體不銹鋼點(diǎn)蝕、晶間腐蝕和晶間應(yīng)力腐蝕性能的影響?？芍谠囼?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