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碳元素在不銹鋼中的相關作用

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碳(tan)是中僅(jin)次于(yu)鉻(ge)的第二號常用元素，不銹鋼的組織和性能在很大程(cheng)度上取決于(yu)碳(tan)含量及其分布狀態(tai)。
碳是穩定(ding)奧氏體(ti)元素(su)，它對奧氏體(ti)的穩定(ding)作用很(hen)強烈，約為(wei)鎳的30倍。圖1-3顯示碳(tan)對(dui)不銹鋼奧氏體區的影響。在高(gao)溫(wen)下處(chu)于(yu)α或α+γ相(xiang)區的鉻鋼是不能或很(hen)難(nan)通過淬火得到馬(ma)氏體組織的。以含鉻13%的鋼為例，碳含量小(xiao)于0.08%時為鐵素體(ti)(ti)鋼，碳含量0.08%～0.15%時(shi)為半馬(ma)氏鋼(gang)，碳含(han)量大于(yu)0.15%時為(wei)馬氏體(ti)鋼。
碳能顯著提高不銹鋼的強度，從2Cr13、3Cr13、4Cr13到9Cr18，鋼的(de)強(qiang)度隨碳(tan)(tan)含量增加逐級提(ti)高。在(zai)奧氏體鋼中碳(tan)(tan)也(ye)是最有效的(de)固(gu)溶強(qiang)化元素。表1-3顯示奧氏(shi)體鋼(gang)抗(kang)拉強(qiang)度和屈服強(qiang)度隨碳含量增加而(er)上升(sheng)。

碳含量，%	屈服強度σ_0.2，N/mm²	抗拉強度σ_b，N/mm²
0.020	176	589
0.065	250	627
0.14	304	706
0.21	333	745
0.305	358	797

    奧氏體化(hua)時(shi)碳的最大溶解度(du)為(wei)0.50%，在冷(leng)卻過程中(zhong)碳(tan)的溶解度減(jian)少，不(bu)斷(duan)析(xi)出(chu)，由于碳(tan)和(he)鉻(ge)的親和(he)力很大，它(ta)能(neng)與鉻(ge)形成一(yi)系列復雜的碳(tan)化物，碳(tan)化物的類型(xing)因鋼(gang)中(zhong)鉻(ge)含量的不(bu)同而(er)異。含鉻(ge)小于10%的鋼，主要為滲碳體型(xing)碳化物（Fe.Cr）₃C，高(gao)鉻(ge)鋼中的碳(tan)(tan)化物(wu)為(wei)復雜碳(tan)(tan)化物(wu)Cr₇C₃和(he)Cr₂₃C₆。碳化物中(zhong)的鉻可以被(bei)置換，以（Fe.Cr）₇C₃和(he)（Fe.Cr）₂₃C₆的的形式存在。不銹鋼中的碳化物主要以（Fe.Cr）₂₃C₆形(xing)式(shi)存在。
    碳與鉻(ge)形成碳化物時要占用(yong)不(bu)銹鋼中的(de)一部分鉻(ge)，以(yi)Cr₂₃C₆為例計(ji)算：
                  Cr₂₃C₆:（鉻原子量×23）/（碳原子量(liang)×6）=（52×23）/（12×6）≈17
    中的碳要與17倍的(de)鉻結(jie)合(he)，生成(cheng)碳化(hua)物，固溶體(ti)中的(de)鉻含量(liang)必然要(yao)減少，鋼的(de)耐腐蝕性能就要(yao)降低。如果形成(cheng)碳化(hua)物后固溶體(ti)中的(de)鉻含量(liang)低于11.65%，就不(bu)能稱其為不(bu)銹鋼(gang)，模(mo)具鋼(gang)Cr12和Cr12MoV就是一例。0Cr13～4Cr13五(wu)個牌號標準中規定含鉻量(liang)為(wei)12.0～14.0%，就是考(kao)慮到碳(tan)要與鉻形成(cheng)碳(tan)化物(wu)確定的。
    因為碳(tan)對(dui)耐腐蝕性能有不(bu)利的影響，奧氏體和(he)鐵素體鋼很少(shao)采用碳(tan)來強(qiang)化，其含碳(tan)量多在0.15%以下。馬(ma)氏體(ti)鋼的含碳量大多在0.10%～0.40%范圍內。

本文標簽：碳元素在不銹鋼中的相關作用

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