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钢的主要组成元素:碳元素

来源:博创兴(博创兴金属整理发布)   时间:2021-10-16

碳是钢的主要组成元素,碳在钢中的含量及分布形式决定了钢的组织和性能。碳在不锈钢中对组织、力学性能、耐腐蚀性能有很大的影响,可以说是起主导作用的。

碳是一种强烈扩大奥氏体区域和稳定奥氏体组织的元素,其作用程度大约是镍的30倍,所以,碳含量对不锈钢组织、性能的影响是明显的。典型的例子,含铬为17%的不锈钢,当含碳量不足0.12%时是铁素体不锈钢,无相变,不能用热处理方法强化,退火使用的硬度不足200HB;而当含碳量增加到0.7%以上时,则成为马氏体不锈钢,淬火、回火后硬度可大于50HRC。再比如,含铬为13%的不锈钢,随着含碳量的增加,热处理后的硬度有明显的提高。见图1-5。

图1-5 含碳量对13%铬钢调质后的硬度影响(980℃油淬,650℃回火)

从以上两例可见,碳在不锈钢中对改善组织和力学性能的作用是有益的。这种作用为不锈钢在有高强度、高硬度要求的零件上的应用创造了条件。

但是,也应该看到,碳和铬的亲合力很大,极易与不锈钢中的铬结合形成碳-铬化合物,碳越多,被结合的铬也越多,这必然使固溶体中的铬减少,从而使钢的耐腐蚀能力受到影响,特别是这种铬的碳化物沿晶粒界析出时,会引起该处产生贫铬区,引起晶间腐蚀。从这方面看,碳对不锈钢的耐腐蚀性能起到有害的作用。见图1-6。所以,随着冶金技术的进步,根据对不锈钢耐腐蚀性能的需求,出现了越来越多的低碳、超低碳的新的不锈钢钢种。

钢的主要组成元素:碳元素

图1-6 含碳量对18Cr-8Ni钢晶间腐蚀深度影响(敏化处理1000h在H2 SO4-Cu-SO4中试验)

由上可见,碳在不锈钢中发挥着有益和有害的两个方面的作用,这一点应是选择和使用不锈钢及制订正确热处理方法时予以注意的。

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