不锈钢中各种合金元素的作用

提高不锈钢的耐腐蚀性能的重要办法是加入合金元素，利用合金化来提高钢本身的耐腐蚀性。不锈钢中除了铁、铬、碳这三个基本元素外，还含有镍、锰、氮、铜、钴、钨、铌以及硅、铝、硫、磷等元素。这些元素有的是为了提高不锈钢的耐腐蚀性能而加入的，有的是为了改善力学性能及其他性能而加入的。

合金元素在不锈钢中的主要作用如下

铬在不锈钢中的作用

决定不锈钢耐腐蚀性能的主要元素是铬。这是由于若钢中含有足够量的铬，钢在氧化介质中可以形成以Cr2O3为基体的稳定的表面防护膜。同时，铬能够有效地提高铁基固溶体的电极电位。随着铬含量的提高，钢的电极电位不是均匀的增加，而是有突变的。即当铬含量达到1/8、2/8、3/8等原子比时，铁基固溶体的电极电位就跳跃式地增加，腐蚀也跳跃式地显著减弱。

碳在不锈钢中的作用

碳对不锈钢组织和性能影响很大。其影响主要表现在两个方面：

1.它是形成、稳定和扩大奥氏体区的元素，相当于镍的30倍；

2.由于碳和铬的亲和力很强，它与铬可形成一系列的复杂化合物，其成分随钢中含铬量的不同而异，从而使得耐腐蚀性显著下降。以耐腐蚀性为主的不锈钢，含碳量一般都比较低。

镍在不锈钢中的作用

镍是扩大奥氏体区的元素，但镍的作用只有与铬配合时才会发挥出来。高铬不锈钢加镍可以组织发生明显的变化，如Cr17钢加入2％镍以后，会使单一的铁素体组织过渡到两相状态，可以部分地接受淬火强化，获得很高的力学性能。将镍提高至8％时，钢的马氏体转变点可降至室温以下，使在常温具有奥氏体组织，这就是广泛应用的18-8铬镍奥氏体不锈钢，这类钢除了具有高的耐腐蚀性之外，还具有良好的冷变形及焊接性能、高的冲击韧性等。

锰在不锈钢中的作用

锰含量2％以下对不锈钢的性能不产生重大影响。但由于锰可以增加奥氏体的稳定性，可代替镍的作用，在这方面大约2％的锰可代替1％的镍。由于在低碳高铬的情况下仅以锰代镍不能获得纯奥氏体组织，因此发展了以锰与氮同时加入以代镍的钢种，这种以锰氮代替镍的不锈钢就是新型的铬锰氮系不锈钢。

钼与铜在不锈钢中的作用

高铬不锈钢在强氧化介质中具有很高的耐腐蚀性能，但在弱氧化介质及非氧化介质条件下则并不稳定，为了使之扩大应用至上述方面尚需加入其他合金元素，在这方面应用较多的是钼与铜。含钼的钢对含氯介质的点腐蚀具有较大的抵抗力。同时添加钼与铜的铬镍不锈钢在硫酸中具有较高的耐腐蚀性能，在低浓度的盐酸中也较不含钼与铜的钢稳定性高。

钛和铌在不锈钢中的作用

钛和铌的主要作用是为了防止晶间腐蚀，为了这个目的，向钢中加入的钛和铌必须与钢中的碳保持一定的比例，并要考虑到钛、铌与氧和氮的亲和力很大易形成氧化物和氯化物等夹杂物的特点。

就加钛与铌比较，钛的缺点是它比铌易于氧化，降低钢的表面质量和在沸腾硝酸中的稳定性等。但由于铌的成本低，在防止晶间腐蚀方面在大多数情况下已能胜任，故应用比较广泛。

钽在不锈钢中的作用

钽也有类似钛和铌的作用，但由于其价格昂贵，并且它的原子量比铌大一倍，需要使用20倍的碳量才行，所以应用极少。由于钽能激发放射能，所以有些用于原子能工业的不锈钢对钽量加以限制。

钨和钴在不锈钢中的作用

钨和钴在不锈钢中应用不多，它们的主要作用在于提高钢的热强性，改善力学性能方面。

硅和铝在不锈钢中的作用

硅在一般不锈钢中为常存杂质元素。但它可提高不锈钢的流动性及抗氧化性能，亦可增进抗渗碳性能。另外，铝也是提高抗氧化性的元素，在不锈钢中加入少量铝于13％铬钢中，使之成为铁素体钢，可以防止淬火硬化引起的脆性。

硫、磷和硒在不锈钢中的作用

硫和磷在大多数情况下均属杂质元素，不过在奥氏体不锈钢中磷的允许含量可比一般钢多一些。亦可用向不锈钢中加硫或硒来改善不锈钢的切削性能。但这是在降低不锈钢的韧性及耐腐蚀性能的情况下获得的，所以应用不多。

稀土元素在不锈钢中的作用

稀土元素在某些不锈钢中也有应用，其目的主要是改善钢的热加工及抗氧化性能。

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