不锈钢的性能与组织不锈钢，它也是一种以铁—碳为基础的铁碳合金。

只是为了出于耐腐蚀和物理及工艺性能的需要使之比普通钢多了一些合金元素。

由于这些合金元素的加入，导致钢内部组织发生变化，所以在钢的性能上反映出来，这类变化是遵循一定规律的。

不锈钢常用的元素和对其性能影响最大的有：硅、钛、铌、氮、铜、钴、碳、铬、镍、锰等。

其中铁是最基本的元素，百分百含量也最大。

一. 决定不锈钢耐腐蚀行的主要元素是铬在生产检验时要测定的元素有：碳、硅、锰、铬、硫、磷六种，但决定不锈钢性能的元素只有一种—铬。

1. 铬使铁基固溶体的电极电位提高电化学腐蚀是金属腐蚀的重要表现，是最普通的腐蚀破坏，其实质是金属在介质中发生离子化。

每种金属都有自己的标准电极电位：金属 正离子+电子金属镁 铝 锰 锌 铬 铁 镍 锡 铅 铜 银 金 电位（V ） -1.55 -1.3 -1.1 -0.762 -0.51 -0.44 -0.23 -0.136 -0.127 -0.34 0.799 1.5金属的电极电位愈负，它在电解液中愈不稳定，即容易变为离子状态；反之就愈稳定，不易离子化。

由于电极电位造成的电化学腐蚀，不一定发生在两种不同的金属之间，在同一种金属内部（共晶体、共析体）及同一零件两个部位也容易发生。

如长期露出水面和在水下的同一种钢材腐蚀程度就不一样。

铁，标准电极电位为负值，欲使之耐腐蚀，就必须提高它的电极电位。

实践证明，把铬加入铁基固溶体后，可使其电极电位提高，并当铬达到一定浓度时，就会发生突变。

当含铬量达到1/8,2/8,3/8……的比例时，铁基固溶体的电极电位呈跳跃式增高，腐蚀大幅降低，这一规律叫n/8定律。

当铁—铬合金固溶体中铬含量达到1/8时（即12.5%），原子n/8定律发生第一次突变（电极电位由-0.44升至+0.2伏），这时，就能抵抗大气，水蒸气，稀硝酸的腐蚀。

如0Cr13～4Cr13钢。

2. 铬吸收铁的电子使之钝化钝化是由于阳极反应被阻止，引起金属及合金的耐腐蚀性能提高的现象。

构成金属与合金钝化的理论主要有：薄膜论、吸附论、电子排列论。

其主要理论就是薄膜论：自加入一定的铬以后，表面形成一种富铬氧化膜，隔绝了介质腐蚀的作用。

阻碍了金属的离子化，使金属耐腐蚀性能提高。

这一理论是基于元素的核电子理论……。

比如，在铁—铬合金中，一个个原子可使五个铁原子钝化（1/6……16.7%）形成分子。

例：铁—铬合金在65%沸腾硝酸中的腐蚀率与含铬量的关系：（基本符合n/8定律） 铬（%） 4.5 8 10 12 16 18 20 24 30 腐蚀率（mm/Y ） 3930 44 10.67 3.96 1.07 0.66 0.46 0.30 0.20 对含铬的钢种来说，并非所有含铬钢都可做不锈钢使用，不锈钢含铬量的最低含量为12.5%的原子，换算为重量则为：%7.118.55525.12%5.12=⨯=⨯铁原子量铬原子量………………即含铬不锈钢的临界含量二. 碳在不锈钢中的两重性碳是钢材的主要元素之一，刚的性能和组织在很大程度上取决于碳在钢种的分布和形式。

一方面：碳是稳定奥氏体的元素，作用程度很大（约为镍的30倍）。

一方面：碳和铬的亲和力很大，与铬形成复杂的碳化物。

C ≤0.08%时，18%的不锈钢为铁素体，加热冷却时无大变形，不能淬火硬化。

0.08%≤C ≤0.22%时，形成奥氏体+铁素体，可部分接受淬火强化。

C ＞0.22%时，18%不锈钢加热时为纯奥氏体，可完全淬火强化。

因此，可以看出：不锈钢的机械性能的提高，主要是因其含碳量增加而提高的。

例如：碳（%） σs （kg/mm2） σb （kg/mm2）0.020 18.0 60.10.065 25.5 64.00.140 31.0 72.00.210 34.0 76.00.305 36.5 81.318-8钢的铬含量一般在17%左右，在不锈钢主要以Cr 23C 6 形式存在，根据其分子式计算：Cr 23C 6 =6.166122352623≈⨯⨯=⨯⨯碳原子量铬原子量当不锈钢中碳含量多，形成碳化铬需要用的铬也多，固溶体中的铬含量就会相对减少，相对的耐腐蚀性就会降低，如果形成碳化铬后固溶体的含铬量小于11.7%，其钢就不是不锈钢了。

因此从强度与耐腐蚀性两方面看，碳在不修改中的作用互相矛盾。

怎样选择就要看我们在使用过程中 的主要矛盾而定了。

如果控制阀用在气蚀的场合，就要用强度高的不锈钢，如9Cr18等。

三. 镍在不锈钢中的作用是它在与铬配合后才发挥出来的。

镍，是优良的耐蚀材料，也是合金钢的重要元素。

但它不能单独构成不锈钢，它是在钢中形成奥氏体的元素。

在不锈钢中无镍的Cr17钢具有纯铁素体组织，加2%的镍后就变成Cr17Ni2钢，就变成奥氏体+铁素体两相状态。

如果把镍含量增加到8%，就形成一种系列的刚——18-8型奥氏体耐酸不锈钢。

我们在阀门领域经常用的就是这一系列。

如304,、316、316L 等，这种钢是具有很强的耐腐蚀性，良好的焊接性，冷加工变形性，常温、低温下很高的塑性和韧性及无磁性，但它不能用热处理淬火的方法提高硬度。

四. 锰和氮可替代铬镍钢种的镍锰对于奥氏体的作用于镍相似，它还可在钢中降低临界淬火的速度，抑制奥氏体的分解从高温保持到常温。

氮在钢中也是稳定奥氏体的作用，其稳定作用比镍还要大。

五. 不锈钢中加钛或铌是为了防止晶间腐蚀当加入钛和铌后，因为它和碳的亲和力比铬大，碳就优先和钛结合成TiC 或NbC ，从而使钢中晶界不再产生贫铬证，碳不在析出，从而防止晶间腐蚀的作用。

其化合物为：Ti ：4129.47≈=CTi8)18)8)2) Nb ：8129.92≈=C Nb 8)18)18)8)2)因此，它们与碳的结合需要4倍于碳的钛，需要8倍于碳的铌。

在实践过程中考虑到其他因素的影响，两种元素的量还要多加些。

目前美国的一些不锈钢都是以：Nb+Ti=10×C%来计算碳化物的含铌量的。

六. 钼和铜可以提高不锈钢的耐蚀性钼在不锈钢中可以增加钝化作用，从而提高耐蚀性，但加钼的不锈钢不宜在硝酸中使用。

铜加入（＜1%）不锈钢，也可提高耐蚀性，同事提高钢水的流动性，使铸件质量提高。

如果加入1.2%铜12铬钢中可具有良好的锻造性能。

向不锈钢中加铜还可以组成高强度沉淀硬化不锈钢。

如17-4PH 钢七. 其它元素对不锈钢的性能和组织的影响签名讨论的几种元素均是对不锈钢有较大影响的。

不锈钢另外还含有其它一些微量元素。

如硅、硫、磷及稀有元素。

硅：是形成铁素体的元素，在不锈钢常为杂质。

钴：在钢中应用不多，但它在某些钢中主要能提高硬度。

例如：手术刀片、机械刀具等 有应用。

硼：含硼的不锈钢能提高钢的热强性，在原子能工业有特殊用途（能俘获热中子的截面增加）。

磷：在不锈钢中也呈杂质元素。

硫：也为杂质元素。

分析完以上元素对不锈钢的影响后，应特别提醒注意，以上只是单一分析对不锈钢的影响，但是，决定不锈钢组织和性能的是各种元素影响的总和！以上分析元素基本上分两大类：一类：是形成或稳定奥氏体的元素：碳、镍、锰、氮、铜，以上C 、N 的作用最大 二类：是封闭形成铁素体的元素：铬、硅、钼、钛、铌它们是共存于不锈钢中，是它们相互影响的结果，其组织与性能是取决以谁居主要影响。

八. 按金相组织对不锈钢的分类及各类不锈钢的一般特点按化学成分（主要含铬量）及用途分：不锈和耐酸两类按金相分三类：铁素体、马氏体、奥氏体不锈钢。

对其主要成分及性能比较如下： 金相分类 成分C% Cr% Ni% 淬火性 耐蚀性 加工性 可焊性 磁性铁素体系： ＜0.35 16-17 —— 无 佳 尚佳 尚可 有马氏体系： ＜1.20 11-15 —— 自硬性 可 可 不可 有奥氏体系： ＜0.25 ＞16 ＞7 无 优 优 优 无九. 13%铬不锈钢的组织和性能13%铬不锈钢是机械制造中最广泛应用的不锈钢，尤其在控制阀行业应用较多。

我国现行的五种钢号13%铬不锈钢，其含铬量均为12～14%，其牌号有：电子数0Cr13 C ：≤0.08% Cr ：12～141Cr13C ：≤0.15% Cr ：12～14 2Cr13C ：0.16～0.24 Cr ：12～14 3Cr13C ：0.25～0.34 Cr ：12～14 4Cr13 C ：0.35～0.45 Cr ：12～14这一系列钢在高温时呈奥氏体，但自高温加热后空冷就转变为马氏体组织，冷却后“自硬”，也叫“自硬钢”。

它在不同的热处理和添加不同的元素可得到不同的机械性能和特征：1. 退火状态的13%铬不锈钢的性能与组织含碳＜0.15 采用高温回火750～800℃，保温1～3小时，空冷 得到HB170～200 如果加温 850～900℃，保温1～3小时，缓冷（15～20℃/h ）得到HB160 （加工切削性能比较理想，但不耐蚀）2. 淬火后13%铬不锈钢的性能和组织13%铬不锈钢大多都是经过淬火回火以后才使用，只有耐蚀性和机械性能要求不高的情况下使用退火。

在实践中，对13%铬不锈钢一般采用一些办法得到总和的机械性能：3. 13%铬不锈钢在生产使用中注意的问题：a. 首先要控制碳和铬的化学成分，否则金相及机械性能均得不到保证；b. 含碳量高的13%钢锻压后要进行调质处理，否则产生应力，造成开裂；c. 锻造1Cr13时防止过热出现大量铁素体，对机械性能出现极坏的影响。

＞1000℃ d. 要求在低温下具有较高冲击韧性的零件宜采用2Cr13钢，它在调质后αk =4～5J/cm 2e. 应注意2Cr13钢的回火脆性倾向：应该回火（油冷）后，马上进行400℃的除应力回火；f. 13%铬不锈钢围栏提高耐磨性、耐蚀性、热强性、疲劳强度，可采用氮化处理的方法（HV650以上）。

十. 18-8型铬镍奥氏体耐酸不锈钢的性能与组织我们不含铬17%的低碳钢中镍含量增加到8%，就可使钢的奥氏体组织保持到常温状态，这样就形成了18-8型铬镍不锈钢（耐酸）系列。

它在控制阀行业应用极广。

这种系列的钢有很高的耐蚀性、良好的焊接性、冷加工变形性、常温和低温塑性及韧性、无磁性。

这些都是马氏体和铁素体不及的。

另外奥氏体不锈钢没有淬硬性。

目前，18-8系列使用的牌号有（按ANSI ）:304,304L,316,316L,321,347等几十种。

1. 18-8系列钢化学成分及其影响（前面已分析，不再详述）这种钢的基体成分是C-Cr-Ni ，比例含量要严格控制，还有要添加钛、铌、钨、硫、硒ANSI 403 /410 淬火—马氏体+铁素体 两相 ANSI 420 淬火—马氏体 淬火—马氏体+碳化物钢等化学元素。

2. 18-8铬镍奥氏体刚的热处理这种钢的热处理通常有三种：消除应力处理，固溶处理，稳定化处理。