铬对奥氏体不锈钢组织和性能的影响
2022-11-14
铬是奥氏体不锈钢中最主要的合金元素，在介质的作用下，铬能促进钢的钝化使之具有不锈性和耐蚀性。早期的研究工作表明，在铬镍奥氏体不锈钢中，碳含量为0.1%，铬含量为18％ 时，自1100℃速冷，能在室温获得单一介稳定奥氏体组织所需的镍含量最低值约为 8％。因此，常用的18Cr-8M型奥氏体不锈钢是铬、镍配比最为适宜的一种钢。在奥氏体不锈钢中，随着铬含量的增加，σ相形成的倾向加大，当钢中含有钼时，铬含量的增加还会促进χ相的形成。这些金属间化合物的析出显著降低钢的塑性和韧性，而且在一些条件下还降低钢的耐蚀性。奥氏体不锈钢中铬含量的提高将降低马氏体转变温度Ms，从而提高奥氏体的稳定性。因此，铬含量超过20％的高铬奥氏体不锈钢即使经过冷加工和低温处理也很难出现马氏体组织。
一般而言，只要奥氏体不锈钢保持完全奥氏体组织而没有铁素体的生成，仅提高铬含量不会对钢的力学性能有明显的影响。铬对奥氏体不锈钢性能影响最大的是其耐蚀性；提高钢的抗氧化性介质和耐酸性氯化物介质的性能；在镍、钼、铜的复合作用下，铬提高耐一些还原性介质、有机酸、尿素和碱介质的性能；铬还提高钢耐晶间腐蚀、耐点腐蚀、耐缝隙腐蚀及耐某些条件下应力腐蚀的性能。 图2为铬对 Fe-Cr- 1ONi奥氏体不锈钢在氧化性介质中耐蚀性的影响。在 65％沸腾的硝酸中，随铬含量的提高，Cr-Ni钢的耐蚀性急剧增加的临界铬含量约 为 12%，而具有最低稳定的腐蚀速率的最佳铬含量应为 18%。
图2 铬对 Fe-Cr-1ONi奥氏体 不锈钢耐蚀性的影响
在奥氏体不锈钢中，铬能增大碳的溶解度而降低铬的贫化度，因而提高铬含量对奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀是有益的。 铬非常有效地改善奥氏体不锈钢的耐点蚀和缝隙腐蚀性能。当钢中同时有钼和氮的存在时，铬的这种作用大大加强。虽然根据研究，钼的耐点蚀及耐缝隙腐蚀的能力为铬的3倍左右，氮为铬的30倍，但当钢中铬含量不足时将难以发挥钼、氮的有效性。 铬对奥氏体不锈钢耐应力腐蚀的影响视介质条件和使用环境而异。在MgC12沸腾溶液中，铬的作用通常是有害的，但是在含 Cl-和氧的水介质、高温高压水及以点蚀为起源的应力腐蚀环境中，提高钢中铬含量对其耐应力腐蚀性能是有益的。铬和镍对奥氏体不锈钢耐苛性（NaOH）应力腐蚀也是有益的。
