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    Alloying elements of stainless steel

         \  

     不同牌号的不锈钢有不同的化学成分,都由多种合金元素组成。下文将一一介绍各种元素的作用。      
     
    碳(C): 铁加碳则为钢,碳能增加铁的硬度和强度。纯铁不能通过热处理来硬化或者强化,但是加入碳后,硬度和强度可大幅提升。在奥氏体和铁素体不锈钢中,高碳含量是不可取的, 特别是需要焊接的材料,有碳化物沉淀的危险。
     
    锰(Mn): 钢加锰可以改善热加工性能并提高强度,韧度和硬化性能。锰,和镍一样,是奥氏体的组成元素,在AISI200系的奥氏体不锈钢中用来替代镍。例如 AISI202就是AISI304的替代品。
     
    铬(Cr): 钢加铬可以提高耐腐蚀能力。铬含量越高,耐腐蚀性能越好。不锈钢的铬含量至少10.5%(传统的比例是11%或12%)。和铬含量较低的钢相比,这个含量使得材料对各种腐蚀的耐受能力有显著提高,相比于铬含量较低的钢而言。耐腐蚀的能力主要是因为不锈钢表面会形成一层可自行修复的氧化铬钝化层。
     
    钼(Mo): 在铬镍奥氏体钢中添加钼,可以提高点腐蚀和缝隙腐蚀的耐受能力,特别是在含氯化物和硫化物的环境中。
     
    氮(N):氮可以提高不锈钢中奥氏体的稳定性,在有镍存在的前提下,氮也是奥氏体的组成元素。不锈钢中的氮可以大幅提升屈服强度,因为它能耐受点腐蚀。
     
    铜(Cu):不锈钢中的铜是残余元素。但是有些合金中需要添加铜,用来产生沉淀硬化性能,或者用来提高耐腐蚀性能,特别是海水环境和硫酸环境中的耐腐蚀性。
     
    钛(Ti): 添加钛是为了获得碳化物的稳定性,特别是需要焊接的材料。钛能结合碳形成碳化钛, 这种化合物很稳定,并且难溶于钢, 因此能降低晶间腐蚀发生的概率。添加大约0.25/0.60%的钛,可以使碳优先于铬和钛结合,于是阻止了用于耐腐蚀性能的铬在晶界上形成晶间碳化物并降低晶界的耐腐蚀能力。但是,近年来钛的添加量在逐步降低,因为钢厂冶炼进步,碳含量逐步降低, 即使没有钛的稳定作用, 不锈钢也能具有良好的焊接性能.
     
    磷(P):  磷通常和硫一起添加, 用于改善机加性能. 奥氏体不锈钢中的磷可以提高强度. 但是磷元素会损害耐腐蚀性能,并且使材料在焊接过程中容易出现开裂.
     
    硫(S): 少量添加时,硫可以改善机加性能. 但是和磷的作用一样, 硫也会损害耐腐蚀性能和焊接性能.
     
    硒(Se):  硒曾被用作改善机加性能的添加剂
     
    铌(Nb): 在钢材中添加铌是未了稳定碳元素, 它的用途和钛相似. 铌也能强化钢和合金,使其适用于高温应用.
     
    硅(Si): 熔炼钢时,硅被用作脱氧剂, 因此绝大多数钢材里面都含有一定量的硅
     
    钴(Co): 当暴露在核反应堆中, 钴会变成高辐射材料, 因此核应用的任何钢材对钴的含量都有限制, 通常上限为0.2%. 这个问题很受重视, 因为生产奥氏体不锈钢时添加的镍里面有残余的钴。
     
    钙(Ca): 少量添加的钙可以改善机加性能,而且钙不会像硫、磷和硒那样损害其他性能。