碳、鉻和鎳對不銹鋼鍛件的作用

碳在不銹鋼鍛件中的作用主要有兩方面：一方面，碳和鉻的親和力很強(qiáng)，它與鉻能形成一系列的復(fù)雜碳化物。鋼中的碳含量越高，形成的碳化鉻就越多。在不銹鋼的鍛造過程中當(dāng)w(Cr)< 10%時(shí)，主要是滲碳體型碳化物（Fe、Cr)3C；在高鉻鋼中則形成復(fù)雜的碳化物 (Cr、Fe)7C3或（Cr、Fe)23C6。這樣，固溶體中的鉻含量就減少了，鋼的耐蝕性也就降低了。鋼中的碳含量越髙，其耐蝕性就越低。對于不銹鋼鍛件來說，耐蝕性是其主要要求，因此不銹鋼中碳含量一般要求很低，大多數(shù)僅為0.10%?0.20% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)），一般不超過0.4% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。另一方面，不銹鋼鍛件的強(qiáng)度隨鋼中碳含量的增加而提高。在一些要求不銹鋼鍛件具有高的硬度和耐磨性的場合；如不銹鋼材質(zhì)的滾動(dòng)軸承、彈簧、模具和刃具就要求具有高的硬度和強(qiáng)度，所以在馬氏體不銹鋼中，為了產(chǎn)生馬氏體相變，鋼中碳含量一般在0.1%?1.0% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)）間變動(dòng)。 隨著鋼中碳含量的增加，淬火后鋼的硬度隨之提高，耐磨性相應(yīng)提高，同時(shí)鋼的強(qiáng)度也得到提高，而塑性則相應(yīng)降低，耐蝕性也下降。為此，就必須相應(yīng)地提高鋼中的鉻含量，生產(chǎn)如9Cr18、85Crl7及90Crl8MoV等不銹鋼。

鎳是形成奧氏體的合金元素，但是鎳的作用只有與鉻配合才能充分表現(xiàn)出來。 如果單純使用鎳，在低碳鎳鋼中要獲得純奧氏體單相組織，鎳含量就需要高達(dá)24% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以上，事實(shí)上鎳含量需要達(dá)到27% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，才能顯著地提高不銹鋼鍛件的耐蝕性，所以在不銹鋼鍛件中沒有單獨(dú)以鎳作為合金元素的。當(dāng)鎳和鉻配合時(shí)，鎳提高鋼的耐蝕作用就能顯著地表現(xiàn)出來，如向鐵素體不銹鋼鍛件中加入少量鎳，即可使金相組織由單相鐵素體組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體-鐵素體雙相組織，這樣就可以通過熱處理來提高其強(qiáng)度。進(jìn)一步增加鎳量，則可變?yōu)閱蜗嗟膴W氏體，這就是廣泛應(yīng)用的18-8型鉻鎳奧氏體不銹鋼，它具有高的耐蝕性和良好的形變、焊接性，并且沒有磁性。

鎳在純?chǔ)?Fe中的最大溶解度為25%?30% ,當(dāng)含有高碳時(shí)仍能留在鐵素體中，借固溶效應(yīng)對未硬化的鋼進(jìn)行強(qiáng)化。鎳能擴(kuò)大鈍化范圍，提高耐蝕性，尤其在非氧化性介質(zhì)（如稀硫酸）中。鎳的碳化物形成傾向比鐵弱一些，能促進(jìn)石墨化，并微弱地增大鋼的淬透性，對激冷不敏感的鋼有用。在中碳與高碳鋼中含有有效含量時(shí)，淬火后傾向于保留奧氏體。