不鏽鋼（gāng）材料中的各種元素及其作用：

1．鉻——是構成不鏽鋼的基本元素。 鉻是決定不鏽鋼（gāng）耐腐蝕（shí）性能（néng）的最基本元素。在氧化（huà）性介質中，鉻（gè）能使（shǐ）鋼的表（biǎo）麵很快形成 一層實際為腐（fǔ）蝕介（jiè）質不能透過和不溶解的富（fù）鉻的氧化膜， 這層氧化膜很致（zhì）密， 並與金屬基（jī）本 結合（hé）得很牢固，保護鋼免受外（wài）界介質進（jìn）一步（bù）氧化浸蝕；鉻還能有效地提高鋼的電極電位。當（dāng） 含鉻量不低於 12.5%原子時,可使鋼的電極電位發生突（tū）變（biàn）,由（yóu）負電位升到（dào）正的（de）電極電（diàn）位。因而 可顯著提高鋼（gāng）的耐蝕性。鉻的含量越（yuè）高，鋼的耐蝕性能越好。當含鉻量達到 25%、37.5% 原（yuán）子（zǐ）時，會發生第二次第三次的突（tū）變，使鋼具有更高的（de）耐腐蝕性能（néng）。

2．鎳——單獨不能構成不鏽鋼 鎳對不鏽鋼耐腐蝕（shí）的影響，隻有它與鉻配合時才能充分（fèn）顯示出來。因為，低炭鎳鋼（gāng）要（yào）獲 得純奧氏體組織，含鎳（niè）量需達 24%；要使鋼在某些介質中的耐腐蝕性能顯著改變，含鎳量 需在 27%以上。所以，鎳不（bú）能單（dān）獨構成（chéng）不鏽鋼。而在含鉻 18%的鋼中加入 9%的鎳，就能 使鋼在常溫（wēn）下獲得單一奧氏體組織，並可以提高鋼對非氧化性介質（zhì）（如：稀、、磷酸等）的 耐蝕性，並能（néng）改善鋼的焊接和冷彎等（děng）的工藝（yì）性能。
3．錳和氮——可代（dài）替鉻鎳不鏽鋼中的鎳 錳和氮在不鏽鋼中有鎳相仿的（de）作用。錳（měng）的穩定奧氏體作用為鎳的二分之一，而氮的作 用比鎳（niè）大很多，約為鎳的 40 倍左右。因而錳和氮可代鎳獲得單一的奧氏體組織（zhī）。但錳的加 入會使（shǐ）含鉻低的不鏽（xiù）鋼耐蝕性降低（dī）。同時，高錳（měng）奧氏體鋼不易加工。因此，在不（bú）鏽鋼中不單 獨使用錳（měng），隻用部分代替鎳。

4．碳——在（zài）不鏽鋼中具有兩重性 碳在不鏽鋼中的含（hán）量及其分布的形式，在很（hěn）大程度上左右著不鏽鋼的性能和組（zǔ）織：一方 麵碳是穩定奧氏體元素（sù），並作用的程度很大，約（yuē）為鎳的 30 倍，含碳量高的（馬氏體）不鏽（xiù） 鋼（gāng），完全可以接受淬火強化，從而在機械性能方麵可大大（dà）提高它的強度；另一方麵由於碳和 鉻的親（qīn）和力很大， 在不鏽鋼中要占（zhàn）用十七倍碳量的鉻與它結合成碳化鉻。 隨著鋼中含碳量的 增（zēng）加，則與碳形成碳（tàn）化物的鉻（gè）越多，從而顯著降低鋼的耐蝕性。所以，從（cóng）強度與耐腐蝕性能 兩方麵來看，碳在不鏽鋼中的作用（yòng）是互相矛盾的。在實（shí）際應用中，為了達到耐腐蝕的目的， 不（bú）鏽鋼的含碳量一般較低，在大多在 0.1%左右，為了（le）進一（yī）步提高鋼的耐腐蝕能力，特（tè）別是 抗晶間腐蝕的能（néng）力，常采用超低碳的不鏽鋼，含碳量在 0.03%甚至（zhì）更低；但用於製（zhì）造滾動 軸（zhóu）承、彈簧、工具等不鏽鋼，由於要求有高的硬度和耐（nài）磨性，因而含碳量較高，一般均在 0. 85~1.00%之間。如 9Cr18 鋼等。

5．鉬和銅——能提高某些不鏽鋼對某些介質的耐腐蝕性能 鉬和銅能提高不鏽鋼對、醋酸等腐蝕介質的耐蝕能力。鉬（mù）還能顯著提高對含氯離子的介 質（如）以及有機酸中的耐蝕能力（lì）。但（dàn）含鉬的不鏽鋼不宜在（zài）硝酸中（zhōng）應用（yòng），含鉬的不鏽鋼在沸 騰的 65%硝酸中的腐蝕速度比不（bú）含鉬的增加一倍；銅加入鉻錳氮不鏽鋼中，會加速不鏽鋼 的晶間腐蝕。 鉬對鋼獲得單一奧氏體組織有不利影響，因（yīn）此在含（hán）鉬鋼中，為了使鋼在熱處理後具有單 一的（de）奧氏體組織。鎳在錳等元（yuán）素的含量要相應的提高。

6．矽和鋁——能提高不鏽鋼的抗氧化能力 矽對提高鉻鋼抗（kàng）氧化能力的作用很顯著，含 5%鉻及 1%矽的鋼，抗氧化的能力可（kě）與 12% 鉻鋼相等（děng）。如（rú）使鋼（gāng）在 1000℃能抵抗氧化，含 0.5%矽時需要 22%的鉻，如加入 2.5～3%的 矽以後，隻需要（yào） 12%的鉻就可以了。有資料還介紹，向 Cr15Ni20 的鉻（gè）鎳鋼中加 2.5%的矽， 抗氧化性能可相（xiàng）當 Cr15Ni60 的鉻（gè）鎳合金。 向（xiàng）高鉻鋼中加鋁也能使抗（kàng）氧化性能（néng）顯著提高，它的作用與加（jiā）矽的功能相仿。 向高鉻（gè）鋼中加（jiā）矽和鋁（lǚ）的目的： 一是為了進一步提高鋼的抗氧化性能， 二是為了節約用鉻。 矽和鋁對提（tí）高鉻鋼抗氧化性能的作用雖然很大，但也有很（hěn）多缺點。最主要的是它使鋼的 晶粒粗化和脆性傾向增大。

7．鎢和釩加（jiā）入鋼中，其主要作（zuò）用是提高鋼的熱強性（xìng）。

8．硼 高鉻（gè）鐵素體不鏽鋼（Cr17MO2Ti）中加 0.005%的硼，可使鋼在（zài）沸（fèi）騰的 65%醋（cù）酸中的耐 腐蝕性能提高；奧（ào）氏體不鏽鋼中加入微量（0.0006～0.0007%）的硼，可使鋼（gāng）的熱態塑性改 善；硼對提高（gāo）鋼的熱強性有良好（hǎo）的作用，可使不鏽鋼的熱強性顯著提高；含硼（péng）的鉻鎳奧氏體（tǐ） 不鏽鋼在（zài）原子能工業中有（yǒu）著特殊的用（yòng）途（tú）。 但不鏽鋼中含硼會使鋼的塑性和衝擊韌性降低。

9.除以上元素外，有些不（bú）鏽鋼中還分別加入稀有金屬元素和稀土元素以改善鋼 的性能（néng）。 以上談到（dào）了構成不鏽鋼的基本元素——鉻，和影響不鏽鋼組織、性能的重要元素——碳， 以及改善不鏽鋼性能和組織的添加元素——鎳、錳、氮、鈦、铌、鉬、銅、矽、鋁、鎢、釩、 硼等（děng）十多個（gè）元素。 在工（gōng）業上實際應用的不鏽鋼， 很多鋼中同時存在著幾種至十幾種合金元素， 當幾種元（yuán）素（sù）共存於不鏽鋼這一統一體中時，決定不鏽鋼組織的（de）是各種元素影響的總和。 各種元素對不鏽鋼組織（zhī）的影響，根據其共同性，概括起來，基本上分屬於兩大類：一類 是形成或穩定奧氏體的元素，它們是碳、鎳、錳、氮、銅、以碳和氮的作用程度最（zuì）大；另一 類是形成鐵素體的元素，它們是鉻、鎢、鉬、铌、矽、鈦、釩、鋁等，這一類元素形成鐵素 體的作用，如（rú）以鉻為 1 來（lái）加以（yǐ）比較，其他元素的作用都比鉻大。 這兩類（lèi）元素共存於不鏽鋼中（zhōng）時，不鏽（xiù）鋼的組織就取決於他（tā）們互相影響的結果。如果（guǒ）穩（wěn）定 奧氏體的元素的作用居於主要方麵的話， 不鏽鋼的組織就以奧氏體為主， 很（hěn）少以至沒有鐵（tiě）素 體； 如果他們的作用（yòng）程度還不能使鋼的（de）奧氏體保持至室溫的話， 這種不穩定的（de）奧氏體在冷卻 時即（jí）發生馬氏體轉變， 鋼的組織則為馬氏體； 如果形成鐵素體（tǐ）的元素的作用成為主要方麵的 話，鋼的組織則以鐵素體（tǐ）為主。 不鏽鋼（gāng）的性能除工藝因素（sù）外，主要取決於其內部組織的構成，而構成不鏽鋼組（zǔ）織的是各 種合金元素在鋼中的總和。因此說，不鏽鋼的性能，歸根到底主要是由合金（jīn）元素決定的。 隻含有鉻元素的不鏽鋼，人們通常稱它為“不鏽鐵”，工業上稱它為“鉻不鏽鋼（gāng）”。這類鋼都 具有磁性，他們的金相組織為鐵素體（tǐ）、馬（mǎ）氏體（tǐ）或鐵（tiě）素體、馬氏體為主體的複相組（zǔ）織。這類鋼 具有抵抗大氣及弱腐蝕介質（zhì）的能力，或有更高的耐腐蝕（shí）性（xìng）能與抗氧化性能，或可淬火使用。 但他們的機械性能或工藝性能較差（chà）， 幾乎沒（méi）有焊接性能等等的（de）不足之處。 這類鋼（gāng）遠不能滿足 工業用鋼的特殊要求。 在鉻級不鏽（xiù）鋼的（de）基（jī）體中，加入適量的鎳元素。如在含（hán）鉻 18%的低炭（0.12%以下的炭） 的鐵素體鋼中加入 8%的鎳後，在常溫下可獲得最理想的純奧氏體組織，這種鋼就是人們通 常所稱（chēng）的無磁性的不鏽鋼。這類鉻鎳不鏽鋼與相同含（hán）鉻量的鐵（tiě）素體或馬氏體耐酸不鏽鋼（gāng）比 較， 不僅具有更高的耐腐蝕性能， 更重要提（tí）他們具有良好的冷變形使之硬化的性能（néng）和焊接性 能，在常溫（wēn）或低溫下均具有很高的塑性和衝擊韌性，不具磁性等等的優良性能。這類不鏽（xiù）鋼 的缺點是機（jī）械性能（néng）比較低， 對晶間腐蝕及應力腐蝕比（bǐ）較敏感， 但通過適量的合金添加劑或（huò）工 藝措施，就能改善或消除。 在鉻級不鏽鋼的基本中（zhōng），添加以錳為主要合金（jīn）元素（sù）的不鏽（xiù）鋼。就是人們（men）通常所講的“鉻錳 氮”不鏽鋼。這類不鏽（xiù）鋼除強度比鉻鎳鋼為高外，其他如耐腐蝕性和工藝性（xìng）能等都不（bú）如鉻鎳（niè） 奧氏體不鏽鋼好。生產這類不鏽鋼除個別情況下（xià），主要是為了節約昂貴的鎳元（yuán）素，所以這類 鋼又叫節鎳不鏽（xiù）鋼。