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碳元素在不銹鋼中的作用

日期:2022-06-23 18:29
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摘要:

碳元素在不銹鋼中的作用,詳情參考www.amourtera.com 

    碳是不銹鋼中僅次于的**號常用元素,不銹鋼的組織和性能在很大程度上取決于碳含量及其分布狀態。
    碳是穩定奧氏體元素,它對奧氏體的穩定作用很強烈,約為鎳的30倍。圖1-3顯示碳對不銹鋼奧氏體區的影響。在高溫下處于α或α+γ相區的鉻鋼是不能或很難通過淬火得到馬氏體組織的。以含鉻13%的鋼為例,碳含量小于0.08%時為鐵素體鋼,碳含量0.08%~0.15%時為半馬氏鋼,碳含量大于0.15%時為馬氏體鋼。
    碳能顯著提高不銹鋼的強度,從2Cr13、3Cr13、4Cr13到9Cr18,鋼的強度隨碳含量增加逐級提高。在奧氏體鋼中碳也是*有效的固溶強化元素。表1-3顯示奧氏體鋼抗拉強度和屈服強度隨碳含量增加而上升。

 

碳含量,%

屈服強度σ0.2,N/mm2

抗拉強度σb,N/mm2

0.020

176

589

0.065

250

627

0.14

304

706

0.21

333

745

0.305

358

797

    不銹鋼奧氏體化時碳的*大溶解度為0.50%,在冷卻過程中碳的溶解度減少,不斷析出,由于碳和鉻的親和力很大,它能與鉻形成一系列復雜的碳化物,碳化物的類型因鋼中鉻含量的不同而異。含鉻小于10%的鋼,主要為滲碳體型碳化物(Fe.Cr)3C,高鉻鋼中的碳化物為復雜碳化物Cr7C3和Cr23C6。碳化物中的鉻可以被置換,以(Fe.Cr)7C3和(Fe.Cr)23C6的的形式存在。不銹鋼中的碳化物主要以(Fe.Cr)23C6形式存在。
    碳與鉻形成碳化物時要占用不銹鋼中的一部分鉻,以Cr23C6為例計算:
                    Cr23C6:(鉻原子量×23)/(碳原子量×6)=(52×23)/(12×6)≈17
   不銹鋼中的碳要與17倍的鉻結合,生成碳化物,固溶體中的鉻含量必然要減少,鋼的耐腐蝕性能就要降低。如果形成碳化物后固溶體中的鉻含量低于11.65%,就不能稱其為不銹鋼,模具鋼Cr12和Cr12MoV就是一例。0Cr13~4Cr13五個牌號標準中規定含鉻量為12.0~14.0%,就是考慮到碳要與鉻形成碳化物確定的。
    因為碳對耐腐蝕性能有不利的影響,奧氏體和鐵素體鋼很少采用碳來強化,其含碳量多在0.15%以下。馬氏體鋼的含碳量大多在0.10%~0.40%范圍內。

        

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