碳和氮對于不鏽鋼的性能有哪些影響與作用

在超級鐵素體不鏽鋼中，與在普通鐵素體不鏽鋼中一樣，碳和氮也是最不受歡迎，但又沒有辦法完全去除的有害元素。碳和氮之所以不受歡迎，是因爲碳和氮除由于固溶強化而使鋼的強度、硬度稍有增加外，前面已經述及（表1-1-1.表1-1-4）的鐵素體不鏽鋼性能上幾乎所有的缺點和不足都與碳、氮有關；碳和氮之所以沒有辦法完全去除是因爲大氣中含有很高的氮且煉鋼用原材料（鉻和廢鋼等）中也都會有碳。在煉鋼過程中（包括現代的AOD、VOD精煉和高真空冶煉），雖然能去除大部分或絕大部分鋼中的碳和氮，但要完全去除則是非常困難的，而且鋼中碳、氮量越低，鋼的生産成本也越高。

雖然碳和氮都是強烈形成奧氏體的元素，但是，由于超級鐵素體不鏽鋼中的碳和氮量都很低，因此，對高鉻、钼超級鐵素體不鏽鋼的基體組織并不産生影響。

碳和氮對超級鐵素體不鏽鋼性能的不良影響主要是前面已述及的形成和析出碳、氮化物所造成的（見表111和表1-1-4）。圖1-1-24系碳、氮、氧對25%Cr-3%MO鋼脆性轉變溫度的影響，C、N量低于0.01%才能使此鋼的脆性轉變溫度在0°C以下。而圖1-1-25則系C+N和倍量對鐵素體不鏽鋼沖擊韌性的影響。從圖1-1-25可看出，随鉻量提高，爲了獲得較好的韌性，需要更低的C+N量，由于超級鐵素體不鏽鋼含鉻量均≥25%,因而C+N量≤≤0.25%是必需的。

鋼中碳和氮由于碳化物和氮化物的形成對鐵素體和超級鐵素體不鏽鋼的耐全面腐蝕、耐晶間腐蝕、耐應力腐蝕、耐點蝕、耐縫隙腐蝕等性能也都是有害的。

圖1-1-26和表系爲了使鐵素體不鏽鋼獲得焊後塑性和耐晶間腐蝕性能，鋼中C+N的限量。可以看出爲了使高倍鐵素體不鏽鋼獲得焊後塑性和耐晶間腐蝕性能，含26%Cr的鋼中的C+N量應≤100〜130ppm。

圖1-1-27則系在20%NaCl+1%Na2Cr2O7·2H2O。溶液中，兩種奧氏體不鏽鋼（AISI304,AISI316）和碳、氮、鎳對29%Cr型超級鐵素體不鏽鋼點蝕、晶間腐蝕和晶間應力腐蝕性能的影響。可知，在試驗條件下兩種奧氏體不鏽鋼既産生點蝕又産生應力腐蝕；不含鎳的含C+N≤110ppm的超級鐵素體不鏽鋼（高純Cr29Mo2）僅有點蝕産生，當C+N達260ppm的非高純Cr29Mo2鋼則既有點蝕又有晶間腐蝕；不含鎳的含C+N爲70ppm的超級鐵素體不鏽鋼（高純Cr29Mo4）,同樣隻有點蝕。而含2.2%Ni的和C+N量在160ppm超級鐵素體不鏽鋼（非高純Cr29Mo2Ni2）和3.9%Ni含C+N爲250ppm的非高純Cr29Mo4Ni3.9則均既有點蝕又有晶間型應力腐蝕，但是C+N量僅70ppm,而含1.8%Ni的高純Cr29Mo4Nil.8鋼則僅有點蝕。根據圖1-1-27的試驗結果還可以看出C+N量高是産生晶間腐蝕（當不含鎳時）和晶間應力腐蝕（當含鎳時）的必要條件，而C+N量較高且含鎳的超級鐵素體不鏽鋼産生應力腐蝕時，表面上則系先形成擴展型點蝕。

表1-1-14爲了獲得耐晶間腐蝕性和焊後塑性,鋼中C+N的限量