马氏体、铁素体、奥氏体不锈钢中元素的影响1.合金元素对马氏体铬不锈钢组织和性能的影响1.1铬的影响（1）铬对钢的组织结构的影响铬是铁素体形成元素，足够量的铬可使钢变成单一的铁素体不锈钢。
马氏体αγ相区。
铬和铬不锈钢中铬与碳的交互作用使钢在高温时具有稳定的γ相区或+碳相互制约关系见图2-11和图2-12。
可见，为了使钢在淬火时产生马氏体相变，铬和碳之间存在着一个相互依存关系，碳使γ相区扩大，而碳的溶解极限随铬量的提高而减少。
图2-13表明，在含碳0.6％的铁一铬一碳合金中，铬含量直达18％，在高温仍为纯奥氏体组织；高于18％Cr，钢中将由铁素体和奥氏体两相组织构成；高于27％Cr的钢将成为单一铁素体组织。
图2-11 铬含量对单一的奥氏体相区和溶碳极限的影响图2-12 铬对含C0.6%的Fe-Cr-C合金组织的影响（2）铬对淬透性的影响铬提高铁一碳合金的淬透性，在低合金结构钢中已广泛采用。
铬的这种作用在于它降低了奥氏体向铁素体和碳化物的转变速度，使C曲线明显右移，从而也降低了淬火的临界冷却速度，致使钢的淬透性增加和获得空淬效应。
在马氏体铬不锈钢的铬含量水平下，端淬试验表明．距水冷端不同距离的硬度没有出现变化，见图2-13。
图2-13 410型马氏体不锈钢端淬曲线（3）铬对物理性能的影响铬增加钢的晶格常数，铬含量在12％-25%范围内．每增加1％Cr晶格常数大约增加1.5x10-4 A比体积，随铬量增加呈线性增加。
铬显著降低Fe—Cr合金的导热系数．但铬含量12％—15％时，其降低速度迅速减少。
此外，铬还增加钢的电阻，马氏体铬不锈钢的电阻是普通钢的4—6倍。
（4）铬对力学性能的影响铬对马氏体格不锈钢的力学性能的影响比较复杂．在淬火和回火条件下，由于铬的增加使稳定的铁素体量增加，因此降低了钢的硬度和抗拉强度．见图2-14。
然而在退火条件下，对于低碳的铁一铬合金随铬含量的提高，其强度和硬度随之增加，而伸长率稍许下降。
图2-15为退火条件下、低碳（01％C）铬钢中的铬含量与力学性能之间的关系。
图2-14 铬含量对马氏体不锈钢淬火硬度的影响图2-15 铬含量对退火后的Fe-Cr合金力学性能的影响图2-14铬含量对退火后的Fe-Cr耐大气腐蚀的影响（5）铬对耐蚀性和抗氧化性能的影响铬是目前使钢钝化并赋予良好耐蚀性和不锈性的唯—有工业使用价值的元素。
随着钢中铬含量的增加，耐大气腐蚀性能提高，引起耐蚀性突变的铬含量约12％、见图2—16。
在高温H2S中，铬的影响也遵循上述规律，见表2-1.在酸性水溶液中，铬对钢的耐腐蚀性影响与介质性质有关。
在氧化性介质中，随铬含量的提高，钢的耐腐蚀性增加，这与铬能促使生成一层铬的氧化物保护膜有关，在稀硝酸中，钢中的铬含量在17%~18%时，能得到满意的耐腐蚀性。
在还原介质中，随铬含量的提高，钢的耐腐蚀性下降。
见图2-17.表2-1 铬钢在100%H2S介质中的腐蚀速度图2-17 铬含量对Fe-Cr合金在稀硫酸和稀硝酸中的耐腐蚀性的影响（6）铬对抗氧化性能的影响铬提高了钢的抗氧化性能、随钢中铬含量的提高其抗氧化性能明显提高，在马氏体铬不锈钢的铬含量范国内，钢的抗氧化性能较普通碳钢高4~9倍．马氏体铬不锈钢的不起皮温度约为700~850℃。
1.2碳的影响图2-18 碳对含15.5%-16%Cr马氏体钢淬火硬度的影响在马氏体铬不锈钢中，碳是除铬外的另一重要元素。
它是奥氏体形成元素，形成奥氏体的能力为镍的30倍。
为了使钢具有不锈性所需的铬含量约12%，对于铁一铬合金而言，这样的铬含量巳使 相区封闭，使钢成为单一的铁素体组织，而不能用热处理产生马氏体相变。
为了产生马氏体相变，碳含量一般在0.1％~10％间变动，视钢中的铬含量而定。
通常，低碳含量的钢中铬含量不能太高；随着钢中碳含量增加，铬含量可相应提高。
在进行合金成分设引时要允分考虑铬、碳两者的相互关系及碳的溶解极限（见图2-12）。
在结定的铬含量情况下，随着钢中的碳含量的提高．淬火后的硬度随之提高，见图2-18。
同时钢的强度相应提高，而塑性相应降低。
碳对钢的耐蚀性是不利国素，这是由于碳与铬形成碳化物夺取了钢中的铬．使钢的耐蚀件下降。
1.3钼的影响图2-19 钼对马氏体不锈钢在不同温度淬火后硬度的影响钼是铁素体形成元素．促进α相形成能力相当于铬。
在马氏体铅不绣钢中，钼除改善钢的耐蚀性外，主要是提高钢的强度和硬度以及增强二次硬化效应，见图2-19。
根据铬和碳对淬火马氏体铬不锈钢硬度影响的相互制约关系。
如果B 钢不含钼，A钢和B钢的硬度值应该十分接近。
但由于B钢含有0.50％Mo，使钢的硬度增加，在低温淬火时尤其明显，这种作用对不锈钢刀具十分有益。
通常在马氏体铬钢中钥含量＜1％，过高的钼量将促进δ铁素体的形成而引起一些不利影响。
2.合金元素对马氏体铬镍不锈钢组织和性能的影响2.1 镍的影响（2）镍对钢的组织结构的影响图2-28 镍对0.04C-18Cr钢Ms温度的影响αγ相区，有可能使低碳的铁一铬合金具由于镍扩大铁一铬合金的γ区相和+有淬火能力、或者由于镍的存在可使低碳（＜0.15％）马氏体铬不锈钢的铬含量向更高的水平推移，提高了钢的耐蚀性。
从而解决了马氏体铬不锈钢为提搞其耐蚀性以损失钢的硬度为代价的难题。
在马氏体格镍不锈钢中的镍含量不能过高，否则由于镍扩大γ相区和降低Ms温度〔见图2-28）的双重作用，将使钢成为单相奥氏铁不锈钢而丧失淬火能力。
镍的另一重要作用是降低钠中的δ铁素体含量，在所有合金元素中其共效果最好，见图3-29。
在特定的碳、铬含量条件下，这一作用可使钢获得满意的相变效果和最大硬度值。
图2-29 合金元素对0.1C-17Cr钢δ铁素体数量的影响（2）镍对可淬性的影响镍提高钢的淬透性和可淬性，对于低碳、高铬的铁一铬合金，添加适量的镍可恢复其淬火能力而成为马氏体不锈钢，见图2-30和图2-31。
由图可知，对于含碳0.21％-0.24％，含铬近于20％的钢、如果不含镍，则失去了淬火能力；含2%~4％Ni使该合金恢复淬火能力；过高的镍将使钢变成奥氏体组织而失去可淬性。
在沉淀硬化不锈钢中．钢的硬化特性与镍含量间的关系见图2-32，为了得到满意的硬化效果，应选择最佳镍含量。
马氏体不锈钢的回火稳定性是钢的重要性能．镍的加入提高了马氏体不锈钢的回火稳定性，见图2-33。
可见，少量的镍即可有效地降低回火的软化程度。
图2-31 镍对0.1C-17Cr钢硬化特性的影响图2-32 不同碳含量的马氏体沉淀硬化不锈钢的硬化特性和镍含量之间的关系（3）镍对力学性能的影响在马氏体不锈钢中、镍促进了钢的马氏体转变，伴随这种作用，镍使钢的力学性能得到改善。
镍对含0.1%C和10％~20％Cr钢力学性能的影响见表2-3至表2-5。
在Cr-Co-Mo沉淀硬化不锈钢中，镍对力学性能的影响见图2-34。
对力学性能影响的最佳镍含量为18％左右。
在其基础上，增加镍含量，则屈服强度下降；降低镍含量．随之伸长率受到损失。
对于其他体系的马氏体沉淀硬化不锈钢，均可寻求相应的最佳镍含量，它同时受钢中的其他合金元素所制约（见图2-32）。
表2-6为镍含量对铸造马氏体时效不锈钢力学性能的影响。
6％~8％Ni仍使钢正火状态下具有完全马氏体组织。
但5％Ni钢的冲击韧性太低，随着镍含量的提高，钢的强度利韧性均得到改善。
高于8％Ni时，由于形成复杂的马氏体和奥氏体混合组织，反而使强度和韧性降低。
（4）镍对时蚀性能的影响镍提高铁一铬合金的钝化倾向．因此改善了钢在还原性介质中的耐蚀性。
在室温（30℃）5％H2SO4中的试验结果指出．对于不同铬含量的Fe-Cr合金，随钢中镍含量增加．耐蚀性随之提高，拐点出现于10％Ni，在马氏体不锈钢的镍含量范围内，亦显示出镍的良好作用。
见图2-35。
在气蚀条件下，镍明显地改善了13％Cr马氏体不锈钢耐气蚀性能．含2％Ni的钢较含1％Ni的钢耐气蚀性能约提高3倍（图2-36）。
因此提高在流动的含泥沙水中的耐磨烛性能。
2.2 钼的影响在马氏体镑镍不锈钢中，钼的加入主要是增加回火稳定性和强化二次硬化效应．同时增加钢的强度，而韧性并不降低，见图2-37和图2-38。
对于12％Cr 马氏体不锈钢，钼的加入既提高了强度又提高了回火稳定性。
钼改善回火稳定性的机制．主要是钼的加入形成了细小的密排立方M2X相，增加了二次硬化效应。
在过时效的情况下，由于钼合金化的M2X具有极高的稳定性，减缓了由M23C6碳化物取代的过程，使钢的回火稳定性增加。
在马氏体铬镍不锈钢中钼的含量通常在0.5％~4％范围内变动，过高的钼将促进δ铁素体的形成，对钢将带来不利影响。
在沉淀硬化不锈钢中，钼的主要作用足改善耐蚀性、低温力学性能、高温强度和回火稳定性。
钼对Fe-Cr-Ni系沉淀硬化不锈钢硬度值的影响见图2-39。
显然，2％左有的钼可使钢在不同固溶处理条件下经冷处理均保持较高的硬度。
钼含量超过一定值后，由于δ铁素体量增加，硬度开始下降。
在以Fe2Mo Laves相和由Fe-Mo-Cr系构成的χ相等金属间化合物强化的低碳的Cr-Mo-Co系沉淀硬化不锈钢中，随钼含量的提高，钢的室温强度和高温强度均随之提高，见图2-40。
由于钼是铁素体形成元素并降低Ms点，因此在使用时必须连同其他合金元素一并考虑。
2.3铝的影响铝是铁素体形成元素，促进铁素件形成能力约为铬的2.5~3.0倍。
铝在马氏体不锈钢中主要作用是起时效强化作用，并提高回火稳定件和增强二次硬化效应，见图2-41。
对于17Cr-4Ni-3Mn钢的研究指出，在两种原始条件下，再经不同温度（400~500℃）时效，显示出铝具有良好的二次硬化效果，见图2-42。
2.4铜的影响铜是一种奥氏体形成元素，其能力远低于镍，约是镍的30％。
在普通铬镍不锈钢中，铜可以改善耐蚀性，尤其是改善在还原性介质中的耐蚀性；但铜的加入将使钢的热加工性能变得困难。
在马氏体沉淀硬化不锈钢中，铜的作用主要是引起二次硬化效应．对于12Cr-2Ni钢回火特性的影响见图2-43。
在高铬的合金中，铜具有相似影响。
见图2-44。
研究结果表明，铜对马氏体硬度没有明显影响，而对二次硬化效应具有显著影响．但过时效出现的比较迅速。
二次硬化效应是形成了细小弥散的M2X相，对于高铜合金钢在高的回火参数下出现的高硬度值，除沉淀粒子作用外．铜的固溶强化也是一个重要因素。
2.5 钴的影响钻的作用类似镍．是一种奥氏体形成元素，在马氏体铬不锈钢中．钴的加入尽管提高了回火稳定性，但对二次硬化没有明显影响。
对12％Cr马氏体钢的研究结果表明，钴增加了马氏体本身的硬度、主要是固溶强化的效果，而二次硬化效果不显著，见表2-7。
对17Cr-4Ni钢中。
也未见钴的二次硬化效果。
然而在17Cr-4Ni-2Mo钢中，钴具有显著的二次硬化效应，见图2-45；随着钴含量增加，硬化效果随之增加，而且在500℃时效50h也未出现过时效现象。