不銹鋼材料中的各種元素及其作用：

1．鉻——是構(gòu)成不銹鋼的基本元素。 鉻是決定不銹鋼耐腐蝕性能的最基本元素。在氧化性介質(zhì)中，鉻能使鋼的表面很快形成 一層實(shí)際為腐蝕介質(zhì)不能透過(guò)和不溶解的富鉻的氧化膜， 這層氧化膜很致密， 并與金屬基本 結(jié)合得很牢固，保護(hù)鋼免受外界介質(zhì)進(jìn)一步氧化浸蝕；鉻還能有效地提高鋼的電極電位。當(dāng) 含鉻量不低于 12.5%原子時(shí),可使鋼的電極電位發(fā)生突變,由負(fù)電位升到正的電極電位。因而 可顯著提高鋼的耐蝕性。鉻的含量越高，鋼的耐蝕性能越好。當(dāng)含鉻量達(dá)到 25%、37.5% 原子時(shí)，會(huì)發(fā)生第二次第三次的突變，使鋼具有更高的耐腐蝕性能。

2．鎳——單獨(dú)不能構(gòu)成不銹鋼 鎳對(duì)不銹鋼耐腐蝕的影響，只有它與鉻配合時(shí)才能充分顯示出來(lái)。因?yàn)?，低炭鎳鋼要獲 得純奧氏體組織，含鎳量需達(dá) 24%；要使鋼在某些介質(zhì)中的耐腐蝕性能顯著改變，含鎳量 需在 27%以上。所以，鎳不能單獨(dú)構(gòu)成不銹鋼。而在含鉻 18%的鋼中加入 9%的鎳，就能 使鋼在常溫下獲得單一奧氏體組織，并可以提高鋼對(duì)非氧化性介質(zhì)（如：稀、、磷酸等）的 耐蝕性，并能改善鋼的焊接和冷彎等的工藝性能。
3．錳和氮——可代替鉻鎳不銹鋼中的鎳 錳和氮在不銹鋼中有鎳相仿的作用。錳的穩(wěn)定奧氏體作用為鎳的二分之一，而氮的作 用比鎳大很多，約為鎳的 40 倍左右。因而錳和氮可代鎳獲得單一的奧氏體組織。但錳的加 入會(huì)使含鉻低的不銹鋼耐蝕性降低。同時(shí)，高錳奧氏體鋼不易加工。因此，在不銹鋼中不單 獨(dú)使用錳，只用部分代替鎳。

4．碳——在不銹鋼中具有兩重性 碳在不銹鋼中的含量及其分布的形式，在很大程度上左右著不銹鋼的性能和組織：一方 面碳是穩(wěn)定奧氏體元素，并作用的程度很大，約為鎳的 30 倍，含碳量高的（馬氏體）不銹 鋼，完全可以接受淬火強(qiáng)化，從而在機(jī)械性能方面可大大提高它的強(qiáng)度；另一方面由于碳和 鉻的親和力很大， 在不銹鋼中要占用十七倍碳量的鉻與它結(jié)合成碳化鉻。 隨著鋼中含碳量的 增加，則與碳形成碳化物的鉻越多，從而顯著降低鋼的耐蝕性。所以，從強(qiáng)度與耐腐蝕性能 兩方面來(lái)看，碳在不銹鋼中的作用是互相矛盾的。在實(shí)際應(yīng)用中，為了達(dá)到耐腐蝕的目的， 不銹鋼的含碳量一般較低，在大多在 0.1%左右，為了進(jìn)一步提高鋼的耐腐蝕能力，特別是 抗晶間腐蝕的能力，常采用超低碳的不銹鋼，含碳量在 0.03%甚至更低；但用于制造滾動(dòng) 軸承、彈簧、工具等不銹鋼，由于要求有高的硬度和耐磨性，因而含碳量較高，一般均在 0. 85~1.00%之間。如 9Cr18 鋼等。

5．鉬和銅——能提高某些不銹鋼對(duì)某些介質(zhì)的耐腐蝕性能 鉬和銅能提高不銹鋼對(duì)、醋酸等腐蝕介質(zhì)的耐蝕能力。鉬還能顯著提高對(duì)含氯離子的介 質(zhì)（如）以及有機(jī)酸中的耐蝕能力。但含鉬的不銹鋼不宜在硝酸中應(yīng)用，含鉬的不銹鋼在沸 騰的 65%硝酸中的腐蝕速度比不含鉬的增加一倍；銅加入鉻錳氮不銹鋼中，會(huì)加速不銹鋼 的晶間腐蝕。 鉬對(duì)鋼獲得單一奧氏體組織有不利影響，因此在含鉬鋼中，為了使鋼在熱處理后具有單 一的奧氏體組織。鎳在錳等元素的含量要相應(yīng)的提高。

6．硅和鋁——能提高不銹鋼的抗氧化能力 硅對(duì)提高鉻鋼抗氧化能力的作用很顯著，含 5%鉻及 1%硅的鋼，抗氧化的能力可與 12% 鉻鋼相等。如使鋼在 1000℃能抵抗氧化，含 0.5%硅時(shí)需要 22%的鉻，如加入 2.5～3%的 硅以后，只需要 12%的鉻就可以了。有資料還介紹，向 Cr15Ni20 的鉻鎳鋼中加 2.5%的硅， 抗氧化性能可相當(dāng) Cr15Ni60 的鉻鎳合金。 向高鉻鋼中加鋁也能使抗氧化性能顯著提高，它的作用與加硅的功能相仿。 向高鉻鋼中加硅和鋁的目的： 一是為了進(jìn)一步提高鋼的抗氧化性能， 二是為了節(jié)約用鉻。 硅和鋁對(duì)提高鉻鋼抗氧化性能的作用雖然很大，但也有很多缺點(diǎn)。最主要的是它使鋼的 晶粒粗化和脆性傾向增大。

7．鎢和釩加入鋼中，其主要作用是提高鋼的熱強(qiáng)性。

8．硼 高鉻鐵素體不銹鋼（Cr17MO2Ti）中加 0.005%的硼，可使鋼在沸騰的 65%醋酸中的耐 腐蝕性能提高；奧氏體不銹鋼中加入微量（0.0006～0.0007%）的硼，可使鋼的熱態(tài)塑性改 善；硼對(duì)提高鋼的熱強(qiáng)性有良好的作用，可使不銹鋼的熱強(qiáng)性顯著提高；含硼的鉻鎳奧氏體 不銹鋼在原子能工業(yè)中有著特殊的用途。 但不銹鋼中含硼會(huì)使鋼的塑性和沖擊韌性降低。

9.除以上元素外，有些不銹鋼中還分別加入稀有金屬元素和稀土元素以改善鋼 的性能。 以上談到了構(gòu)成不銹鋼的基本元素——鉻，和影響不銹鋼組織、性能的重要元素——碳， 以及改善不銹鋼性能和組織的添加元素——鎳、錳、氮、鈦、鈮、鉬、銅、硅、鋁、鎢、釩、 硼等十多個(gè)元素。 在工業(yè)上實(shí)際應(yīng)用的不銹鋼， 很多鋼中同時(shí)存在著幾種至十幾種合金元素， 當(dāng)幾種元素共存于不銹鋼這一統(tǒng)一體中時(shí)，決定不銹鋼組織的是各種元素影響的總和。 各種元素對(duì)不銹鋼組織的影響，根據(jù)其共同性，概括起來(lái)，基本上分屬于兩大類：一類 是形成或穩(wěn)定奧氏體的元素，它們是碳、鎳、錳、氮、銅、以碳和氮的作用程度最大；另一 類是形成鐵素體的元素，它們是鉻、鎢、鉬、鈮、硅、鈦、釩、鋁等，這一類元素形成鐵素 體的作用，如以鉻為 1 來(lái)加以比較，其他元素的作用都比鉻大。 這兩類元素共存于不銹鋼中時(shí)，不銹鋼的組織就取決于他們互相影響的結(jié)果。如果穩(wěn)定 奧氏體的元素的作用居于主要方面的話， 不銹鋼的組織就以?shī)W氏體為主， 很少以至沒(méi)有鐵素 體； 如果他們的作用程度還不能使鋼的奧氏體保持至室溫的話， 這種不穩(wěn)定的奧氏體在冷卻 時(shí)即發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變， 鋼的組織則為馬氏體； 如果形成鐵素體的元素的作用成為主要方面的 話，鋼的組織則以鐵素體為主。 不銹鋼的性能除工藝因素外，主要取決于其內(nèi)部組織的構(gòu)成，而構(gòu)成不銹鋼組織的是各 種合金元素在鋼中的總和。因此說(shuō)，不銹鋼的性能，歸根到底主要是由合金元素決定的。 只含有鉻元素的不銹鋼，人們通常稱它為“不銹鐵”，工業(yè)上稱它為“鉻不銹鋼”。這類鋼都 具有磁性，他們的金相組織為鐵素體、馬氏體或鐵素體、馬氏體為主體的復(fù)相組織。這類鋼 具有抵抗大氣及弱腐蝕介質(zhì)的能力，或有更高的耐腐蝕性能與抗氧化性能，或可淬火使用。 但他們的機(jī)械性能或工藝性能較差， 幾乎沒(méi)有焊接性能等等的不足之處。 這類鋼遠(yuǎn)不能滿足 工業(yè)用鋼的特殊要求。 在鉻級(jí)不銹鋼的基體中，加入適量的鎳元素。如在含鉻 18%的低炭（0.12%以下的炭） 的鐵素體鋼中加入 8%的鎳后，在常溫下可獲得最理想的純奧氏體組織，這種鋼就是人們通 常所稱的無(wú)磁性的不銹鋼。這類鉻鎳不銹鋼與相同含鉻量的鐵素體或馬氏體耐酸不銹鋼比 較， 不僅具有更高的耐腐蝕性能， 更重要提他們具有良好的冷變形使之硬化的性能和焊接性 能，在常溫或低溫下均具有很高的塑性和沖擊韌性，不具磁性等等的優(yōu)良性能。這類不銹鋼 的缺點(diǎn)是機(jī)械性能比較低， 對(duì)晶間腐蝕及應(yīng)力腐蝕比較敏感， 但通過(guò)適量的合金添加劑或工 藝措施，就能改善或消除。 在鉻級(jí)不銹鋼的基本中，添加以錳為主要合金元素的不銹鋼。就是人們通常所講的“鉻錳 氮”不銹鋼。這類不銹鋼除強(qiáng)度比鉻鎳鋼為高外，其他如耐腐蝕性和工藝性能等都不如鉻鎳 奧氏體不銹鋼好。生產(chǎn)這類不銹鋼除個(gè)別情況下，主要是為了節(jié)約昂貴的鎳元素，所以這類 鋼又叫節(jié)鎳不銹鋼。