碳元素在不銹鋼中的作用

碳是不銹鋼中僅次于鉻的**號(hào)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(tài)。
    碳是穩(wěn)定奧氏體元素，它對(duì)奧氏體的穩(wěn)定作用很強(qiáng)烈，約為鎳的30倍。圖1-3顯示碳對(duì)不銹鋼奧氏體區(qū)的影響。在高溫下處于α或α+γ相區(qū)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(shí)為鐵素體鋼，碳含量0.08%～0.15%時(shí)為半馬氏鋼，碳含量大于0.15%時(shí)為馬氏體鋼。
    碳能顯著提高不銹鋼的強(qiáng)度，從2Cr13、3Cr13、4Cr13到9Cr18，鋼的強(qiáng)度隨碳含量增加逐級(jí)提高。在奧氏體鋼中碳也是*有效的固溶強(qiáng)化元素。表1-3顯示奧氏體鋼抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度隨碳含量增加而上升。

    不銹鋼奧氏體化時(shí)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(fù)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(fù)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(shí)要占用不銹鋼中的一部分鉻，以Cr23C6為例計(jì)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(jié)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(gè)牌號(hào)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)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?yàn)樘紝?duì)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(qiáng)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(nèi)。

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