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不锈钢的性能与组织及各元素的作用 不锈钢的性能与组织 目前已知的化学元素有100多种，在工业中常用的钢铁材料中可以遇到的化学元素约二十多种。对于人们在与腐蚀现象作长期斗争的实践而形成的不锈钢这一特殊钢系列来说，常用的元素有十几种，除了组成钢的基本元素铁以外，对不锈钢的性能与组织影响 的元素是：碳、铬、镍、锰、硅、钼、钛、铌、钛、锰、氮、铜、钴等。这些元素中除碳、硅、氮以外，都是化学元素周期表中位于过渡族的元素。 实际上工业上应用的不锈钢都是同时存在几种以至十几种元素的，当几种元素共存于不锈钢这一个统一体中时，它们的影响要比单独存在时复杂得多，因为在这种情况下不仅要考虑各元素自身的作用，而且要注意它们互相之间的影响，因此不锈钢的组织决定于各种元素影响的总和。
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不锈钢可以按组织特征、用途、化学成份、表面类别等多种方式进行分类。 常见的一种分类方法－不锈钢按其组织特征分为：奥氏体型、奥氏体－铁素体、铁素体型、马氏体型和沉淀硬化型五类。 奥氏体型钢(A)：主要合金元素为铬和镍，其次有钛、铌、钼、氮、锰等。具有稳定的奥氏体组织，加热无相变，无铁磁性。这类钢韧性高，脆性转变温度低，具有良好的耐蚀性和高温强度，较好的抗氧化性，良好的压力加工和焊接性能，但屈服强度较低，且不能采用热处理方法强化。 铁素体型钢(F)：主要合金元素为铬，其含量通常等于大于13%，不含镍，有些钢种还添加钼、钛、硫等。加热时无相变，且存在加热晶粒长大不可逆性，不能用热处理方法改变。高铬铁素体型不锈钢存在475℃和σ相析出产生的脆性，可用加热到550℃或800℃以上然后快冷加以。这类钢具有良好的抗氧化性介质的腐蚀能力，并具有良好的热加工性及一定的冷加工性能。但缺口敏感性和脆性转变温度较高，加热后对晶间腐蚀也较为敏感。 奥氏体－铁素体型钢（双相不锈钢）(A-F)：在18-8型奥氏体不锈钢的基础上添加更多的铬钼和硅元素，或降低含碳量制成。其屈服强度约为奥氏体型钢两倍，可焊性良好，韧性较高，应力腐蚀、晶间腐蚀及焊接热裂倾向较奥氏体型钢小。 马氏体型钢(M)：主要合金元素是铬，其含量13%以上，含碳量较高，热处理时有相变，可采用热处理方法强化。淬透性较高，含碳高的钢的钢空淬也能得到马氏体。钢在淬火回火状态使用，有较高的强度、硬度和耐磨性。 沉淀硬化型钢(PH)：经沉淀硬化热处理后具有高的强度，耐蚀性优于铁素体型钢而略低于奥氏体不锈钢板。
现已研究确定，导致铁素体不锈钢475℃脆性的原因是αˊ相的析出。αˊ相是一种富铬相，含铬量可高达61%-83%，含铁量为37%-17.5% 。尺寸为10-20nm左右。此相具有体心立方结构且无磁性，晶格常数为0.2877nm，介于铁与铬的晶格常数之间。 б相：铁素体不锈钢在500-925℃温度范围内加热或停留时，同样会使钢产生严重脆化。研究表明，此种脆化的原因是由于б相的析出。从图3-1的Fe-Cr二元相图中可以看出，Fe-Cr合金中有б相的存在，而且б相的铬量范围在42%-50%；α+б相区的铬量≥20% ，其存在温度为500-800℃。由于б相是一种无磁且具有高硬度的脆性相。因而常常引起钢的韧性下降。由于б相富铬，它们的析出又常常引起铬变化而使钢的耐蚀性下降。连续成网状的б相较岛状者更为有害。
