锰和氮代替铬镍不锈钢中镍的原理

化学成分对不锈钢的组织和性能的影响

化学成分对不锈钢的组织和性能的影响1、铬（Cr）：铬是决定不锈钢耐腐蚀性能的主要元素。

2、碳（C）：碳具有双重作用。

碳是不锈钢中仅次于铬的第二号常用元素，不锈钢的组织和性能在很大程度上取决于碳含量及其分布状态。

3、镍（Ni）：镍是稳定奥氏体元素。

镍是不锈钢中第三号常用元素，它在钢中起扩大奥氏体区、稳定奥氏体组织的作用。

铬不锈钢加入一定量的镍后，组织的性能都发生明显变化。

镍能有效地降低素体钢的脆性，改善其焊接性能，但对抗应力腐蚀性能有不利的影响，对于奥氏体钢，镍能降低钢的冷加工硬化趋势，改善冷加工性能，使钢在常温和低温下均具有很高的塑性和韧性。

4、锰和氮（Mn、N）：锰和氮可以代替镍。

锰是奥氏体形成的元素，它能抑制奥氏体的分解，使高温形成的奥氏体组织保持到室温。

锰稳定奥氏体的作用为镍的1/2，2%的锰可以代替1%的镍。

含锰钢具有冷加工硬化效应显著、耐磨性高的优点。

缺点是对晶间腐蚀很敏感，并且不能通过加钛和铌来消除晶间腐蚀。

氮也是稳定奥氏体元素，氮和锰结合能取代比较贵的镍。

氮稳定奥氏体的作用比镍大。

与碳相当。

氮代镍的比例约为0.025：1，一般认为氮可取代2.5% ~6.5%的镍。

在奥氏体中氮也使最有效的固溶强化元素之一。

氮和铬的亲和力要比碳与铬的亲和力小，奥氏体钢很少见到Cr2N的析出。

因此，氮能在不降低腐蚀性能的基础上，提高不锈钢的强度，研制含氮不锈钢是近几年来不锈钢工业的趋势。

5、钛和铌（Ti、Nb）：钛和铌可以防止晶间腐蚀。

铬-镍奥氏体不锈钢在450~800 ℃温度区加热，常发生沿晶界的腐蚀破坏，成为晶间腐蚀。

一般认为，晶间腐蚀是碳从饱和的奥氏体以Cr23C6形态析出，造成晶界处奥氏体贫铬所致。

防止晶界贫铬是防止晶间腐蚀的有效方法。

如将各种元素按与碳的亲和力大小排列，顺序为：钛、锆、钒、铌、钨、钼、铬、锰。

钛和铌与碳的亲和力都比铬大，把它们加入钢中后，碳优先与它们结合生成碳化钛（TiC）和碳化铌（NbC），这样就避免了析出碳化铬而造成晶界贫铬。

铬合金作用

碳在不锈钢中的含量及其分布的形式，在很大程度上左右着不锈钢的性能和组织：一方面碳是稳定奥氏体元素，并作用的程度很大，约为镍的 30 倍，含碳量高的（马氏体）不锈钢，完全可以接受淬火强化，从而在机械性能方面可大大提高它的强度；另一方面由于碳和铬的亲和力很大，在不锈钢中要占用十七倍碳量的铬与它结合成碳化铬。随着钢中含碳量的增加，则与碳形成碳化物的铬越多，从而显著降低钢的耐蚀性。所以，从强度与耐腐蚀性能两方面来看，碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。在实际应用中，为了达到耐腐蚀的目的，不锈钢的含碳量一般较低，在大多在 0.1%左右，为了进一步提高钢的耐腐蚀能力，特别是抗晶间腐蚀的能力，常采用超低碳的不锈钢，含碳量在 0.03%甚至更低；但用于制造滚动轴承、弹簧、工具等不锈钢，C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量 0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过 0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有 0.15－0.30% 的硅。如果钢中含硅量超过 0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入 1.0－1.2%的硅，强度可提高 15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅 1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。
10、钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加 0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。
钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。

200系列不锈钢

②200系列不锈钢废钢返回料。随着200系列不锈钢产量的增加,其废钢量必然逐年增加,这样将会使目前以镍基不锈钢废钢为主的废钢结构发生变化,如果不能对返回料进行区分,则其产生的废钢将会影响300系列不锈钢(铬镍系)的质量。目前,这个问题还未出现,但长期来看不锈钢业界是担忧的（与 300系列不锈钢同样具有非磁性能，给200系列和 300系列废钢回收工作带来了一定困难，很容易混淆不清。
520℃X6h 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0 50 距离/μm 100 150
硬度/HV
硬度/HV
316L不锈钢渗层析出临界温度时间曲线不锈钢渗层析出临界温度-时间曲线不锈钢渗层析出临界温度
540 520
温度/ /℃
500 480 460 440 420 0 10
200系列钢具有以下特性系列钢具有以下特性
(1)固溶处理后的抗拉强度偏高,一般为800~1100 MPa,而且无法将抗拉强度降下来; (2)冷加工硬化率急剧上升,冷加工强化系数K>15,加工难度大, 过程成本增加; (3)钢丝能具有优良的耐磨性; (4)钢丝弯曲成形和冷顶锻性能较差; (5)传统的200系列钢,对晶间腐蚀很敏感,而且加稳定化元素也无法改变其敏感性; (6)部分钢(如205,2Cr15Mn15Ni2N)由于其稳定奥氏体元素含量相对比304高,抗磁性能优于304。鉴于上述特性,201,202和205等钢丝主要用于制作弹簧、筛网和精密轴等。
随Cu含量增加钢的屈服强度和抗拉强度稳步下降,见表2。204Cu由于 w(Cu)=3%,软化处理后的抗拉强度已与304接近,但其冷加工硬化率显著降低,如图1。
从表3可以看出,改型201加w(Cu)=3%的Cu后,耐盐雾腐蚀和冷成形能力有了根本性的改善。204Cu冷顶锻成形性能优于304,耐盐雾腐蚀能力与304 相当。进一步试验证明,在5种常见酸性介质中,204Cu的耐腐蚀性能优于 304,见表4。

S32101代替304的可行性

S32101代替304的可行性S32101属节镍型双相不锈钢，其典型成分为21Cr-1.5Ni-5Mn-0.22N，其成分设计特点为以廉价的锰、氮代替镍，大幅降低了贵重金属镍的含量，节约成本，而且由于该钢种高铬和高氮含量的设计，使得该钢种具有高强度、良好的耐蚀性能、中强磁性等特点在石化、造船、建筑等诸多领域是304（304L）、316L的代替产品，应用前景极为广阔。

一、化学成分S32101成分最显著的特点是昂贵的、价格随时间剧烈波动的镍含量很低，只有1.5%，而304为9%，201为4.5%，见表1。

S32101用锰和氮取代镍进行合金化。

表1 化学成分/%钢种 C Mn Cr Ni Mo NS32101 0.03 5 21 1.5 0.3 0.22201 0.1 6.5 17 4.2 ——304 0.04 1 18 9 —－430 0.08 0.6 17 ———二、力学性能表2 常规力学性能钢种Rp0.2(MPa) Rm(MPa) A (%) 硬度(HB)S32101 450 650 30 230201 377 805 56 185304 314 618 59 170430 343 500 30 160与304奥氏体不锈钢相比，S32101的强度，特别是屈服强度显著提高，为普通304不锈钢的1.5倍，但其延伸性能较差。

三、加工性能表3 冷成型性钢种埃里克森杯突值/mm 锥形杯突值/mmS32101 9.5 40201 13 37.8304 13.2 38430 9 40S32101的冷成型性能比304不锈钢稍差，与430不锈钢相当。

四、耐腐蚀性能按GB/T 17897-1999标准，35℃在6%FeCl3+0.05%HCl中，试验时间24小时后，试样腐蚀照片。

S32101的耐点腐蚀能力与316相当，显著高于201不锈钢。

江浙一带的201耐点腐蚀能力非常差，比无Ni的430还要差。

S32101，7.42g/m2·h 316L,8.43g/m2·h 江浙201：28.29 g/m2⋅h430：9.90 g/m2⋅h五、焊接性能其组织中含有50%的奥氏体，大大改善了其焊接性能，其焊接性能与304相当。

不锈钢的腐蚀和耐腐蚀原理

镍与不锈钢基础知识—镍在不锈钢中的作用镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。

在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构，从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性，所以镍被称为奥氏体形成元素。

普通碳钢的晶体结构称为铁素体，呈体心立方(BCC)结构，加入镍，促使晶体结构从体心立方(BCC)结构转变为面心立方(FCC)结构，这种结构被称为奥氏体。

然而，镍并不是唯一具有此种性质的元素。

常见的奥氏体形成元素有：镍、碳、氮、锰、铜。

这些元素在形成奥氏体方面的相对重要性对于预测不锈钢的晶体结构具有重要意义。

目前，人们已经研究出很多公式来表述奥氏体形成元素的相对重要性，最著名的是下面的公式：奥氏体形成能力=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu%从这个等式可以看出：碳是一种较强的奥氏体形成元素，其形成奥氏体的能力是镍的30倍，但是它不能被添加到耐腐蚀的不锈钢中，因为在焊接后它会造成敏化腐蚀和随后的晶间腐蚀问题。

氮元素形成奥氏体的能力也是镍的30倍，但是它是气体，想要不造成多孔性的问题，只能在不锈钢中添加数量有限的氮。

添加锰和铜会造成炼钢过程中耐火生命减少和焊接的问题。

从镍等式中可以看出，添加锰对于形成奥氏体并不非常有效，但是添加锰可以使更多的氮溶解到不锈钢中，而氮正是一种非常强的奥氏体形成元素。

在200系列的不锈钢中，正是用足够的锰和氮来代替镍形成100%的奥氏体结构，镍的含量越低，所需要加入的锰和氮数量就越高。

例如在201型不锈钢中，只含有4.5%的镍，同时含有0.25%的氮。

由镍等式可知这些氮在形成奥氏体的能力上相当于7.5%的镍，所以同样可以形成100%奥氏体结构。

这也是200系列不锈钢的形成原理。

在有些不符合标准的200系列不锈钢中，由于不能加入足够数量的锰和氮，为了形成100%的奥氏体结构，人为的减少了铬的加入量，这必然导致了不锈钢抗腐蚀能力的下降。

在不锈钢中，有两种相反的力量同时作用：铁素体形成元素不断形成铁素体，奥氏体形成元素不断形成奥氏体。

不锈钢材料基本知识讲义

不锈钢材料基本知识讲义不锈钢专业名词通俗地说，不锈钢就是不容易生锈的钢，实际上一部分不锈钢，既有不锈性，又有耐酸性（耐蚀性）。

不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜（钝化膜）的形成，这种不锈性和耐蚀性是相对的。

试验表明，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含水量的增加而提高，当铬含量达到一定的百分比时，钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。

不锈钢的分类方法很多，按室温下的组织结构分类，有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢；按主要化学成分分类，基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统；按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等，按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等；按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。

由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。

奥氏体不锈钢：在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。

钢中含Cr 约18%、Ni 8%～10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。

奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni 钢和在此基础上增加Cr、Ni 含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti 等元素发展起辀的高Cr-Ni 系列钢。

奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。

如加入S、Ca、Se、Te 等元素，则具有良好的易切削性。

此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu 等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。

此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。

高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。

由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用。

不锈钢所含各元素的作用

不锈钢所含各元素的作用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，最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最大的元素是：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。

1)．各种元素对不锈钢的性能和组织的影响和作用1-1.铬在不锈钢中的决定作用：决定不锈钢性属的元素只有一种，这就是铬，每种不锈钢都含有一定数量的铬。

迄今为止，还没有不含铬的不锈钢。

铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素，根本的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后，促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。

这种变化可以从以下方面得到说明：①铬使铁基固溶体的电极电位提高②铬吸收铁的电子使铁钝化钝化是由于阳极反应被阻止而引起金属与合金耐腐蚀性能被提高的现象。

构成金属与合金钝化的理论很多，主要有薄膜论、吸附论及电子排列论。

1-2. 碳在不锈钢中的两重性碳是工业用钢的主要元素之一，钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中的含量及其分布的形式，在不锈钢中碳的影响尤为显著。

碳在不锈钢中对组织的影响主要表现在两方面，一方面碳是稳定奥氏体的元素，并且作用的程度很大（约为镍的30倍），另一方面由于碳和铬的亲和力很大，与铬形成—系列复杂的碳化物。

所以，从强度与耐腐烛性能两方面来看，碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。

认识了这一影响的规律，我们就可以从不同的使用要求出发，选择不同含碳量的不锈钢。

镍当量的计算

镍当量的计算公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]为什么要考虑镍当量只需要按照标准要求的范围验收就可以了。

Ni= 8~10%. 在304不锈钢是一种奥氏体不锈钢, 而镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。

在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构，从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性，所以镍被称为奥氏体形成元素。

然而，镍并不是唯一具有此种性质的元素。

常见的奥氏体形成元素有：镍、碳、氮、锰、铜。

这些元素在形成奥氏体方面的相对重要性对于预测不锈钢的晶体结构具有重要意义。

目前，人们已经研究出很多公式来表述奥氏体形成元素的相对重要性，最着名的是下面的公式：奥氏体形成能力(Ni当量) =Ni%+30C%+30N%+%+%请看下面的资料，相信对你有所启发。

从这个等式可以看出：碳是一种较强的奥氏体形成元素，其形成奥氏体的能力是镍的30倍，但是它不能被添加到耐腐蚀的不锈钢中，因为在焊接后它会造成敏化腐蚀和随后的晶间腐蚀问题。

氮元素形成奥氏体的能力也是镍的30倍，但是它是气体，想要不造成多孔性的问题，只能在不锈钢中添加数量有限的氮。

添加锰和铜会造成炼钢过程中耐火生命减少和焊接的问题。

从上述式中可以看出，添加锰对于形成奥氏体并不非常有效，但是添加锰可以使更多的氮溶解到不锈钢中，而氮正是一种非常强的奥氏体形成元素。

在200系列的不锈钢中，正是用足够的锰和氮来代替镍形成100%的奥氏体结构，镍的含量越低，所需要加入的锰和氮数量就越高。

例如在201型不锈钢中，只含有%的镍，同时含有%的氮。

由镍等式可知这些氮在形成奥氏体的能力上相当于%的镍，所以同样可以形成100%奥氏体结构。

这也是200系列不锈钢的形成原理。

在有些不符合标准的200系列不锈钢中，由于不能加入足够数量的锰和氮，为了形成100%的奥氏体结构，人为的减少了铬的加入量，这必然导致了不锈钢抗腐蚀能力的下降。

不锈钢标准中的铬锰系

不锈钢标准中的铬锰系(美国200系)奥氏体不锈钢无锡不锈钢市场2007-1-15 16:38:57奥氏体不锈钢可分为铬镍系奥氏体不锈钢和铬锰系奥氏体不锈钢两个系列。

铬镍系奥氏体不锈钢以镍为主要奥氏体化元素。

它们在多种腐蚀介质中具有优秀的耐腐蚀性能和良好的综合力学性能、工艺性能及可焊性，因而在化工、石油、海洋、食品、轻工等多种领域具有广泛的用途。

但这个系列的钢强度和硬度偏低，不宜在承受较重负荷及对硬度和耐磨性有较高要求的设备和部件上使用。

铬锰系奥氏体不锈钢是往钢中加入锰和(或)氮代替贵重金属镍元素而发展起来的，它的奥氏体化元素，除锰之外还有氮，一般还有适量的镍。

钢中锰起稳定奥氏体的作用。

由于氮强烈地形成并稳定奥氏体且起很好的固溶强化作用，提高了奥氏体不锈钢的强度，因此这个系列的不锈钢，适宜在承受较重负荷而耐蚀性要求不太高的设备和部件上使用。

近年来，我国的不锈钢消费量急剧增长，铬锰系奥氏体不锈钢在国内的生产、使用发展很快，而且进口量很大。

为了更好地了解铬锰系奥氏体不锈钢的特性和用途，做到正确选材，合理用材，本文特从不锈钢标准这个侧面对列入标准的铬锰系奥氏体不锈钢牌号做些介绍。

标准中的铬锰系奥氏体不锈钢牌号我国不锈钢标准中的铬锰系(相当于美国200系)奥氏体不锈钢牌号我国现有不锈钢产品标准44项，其中国家标准3l项，行业标准13项，包括了热加工和冷加工的棒、型、板、带、管、盘条、丝、绳等多类通用及专用的材料标准。

其中，列有铬锰系奥氏体不锈钢牌号且具有代表性的主要产品标准是热轧棒材、热轧钢板钢带、冷轧钢板钢带、盘条等几个标准。

这些标准的现行版中列有铬锰奥氏体钢5个牌号，其中热轧和冷轧钢板钢带标准进行了修订，新修订标准中又增加了2个牌号。

这些牌号与美国ASTM200系列牌号的对应关系或其来源，以及主要化学成分列于表1，各牌号的主要特性和用途举例列于表2。

从表1、表2看出，这些牌号都是国内外生产使用成熟的牌号，列入正式标准也有很长时间。

各元素对不锈钢的性能和组织的影响和作用

各元素对不锈钢的性能和组织的影响和作用不锈钢是一种耐腐蚀的金属材料，通常由铁、铬、镍和一些其他元素组成。

不同元素的添加和含量会对不锈钢的性能和组织造成影响。

以下是各元素对不锈钢性能和组织的主要影响和作用。

1.铁（Fe）：铁是不锈钢的主要成分，提供了不锈钢的韧性和强度。

铁的含量决定了不锈钢的晶粒度、硬度和强度。

2.铬（Cr）：铬是不锈钢的主要合金元素，具有耐腐蚀性。

当铬含量达到10.5%以上时，形成一层致密的铬氧化物膜（即钝化层），可以防止常见的腐蚀介质侵蚀不锈钢表面。

3.镍（Ni）：镍可以提高不锈钢的强度、塑性和耐腐蚀性能，同时也有助于提高焊接性能。

镍含量越高，不锈钢的抗晶粒腐蚀能力越强。

4.碳（C）：碳含量对不锈钢的合金化程度和硬度有较大影响。

低碳不锈钢有良好的韧性和可焊性，而高碳不锈钢则具有较高的硬度和耐磨性。

5.锰（Mn）：锰对不锈钢的强度和硬度有一定影响。

适量的锰可以提高热处理硬化的效果，并影响不锈钢的晶体结构。

6.非金属元素（氮、硫、氧）：非金属元素的含量会影响不锈钢的耐腐蚀性能。

氮与铬结合能够显著改善不锈钢的耐腐蚀性能，而硫和氧会对不锈钢的耐腐蚀性能产生负面影响。

7.磷（P）和硅（Si）：磷和硅的含量会对不锈钢的热处理过程和组织形成产生影响。

适量的磷可以提高不锈钢的强度和耐蚀性，而硅的添加则可提高不锈钢的高温氧化和耐蚀性能。

8.氢（H）：氢会导致不锈钢脆性的产生，因此在制备和使用过程中要严格控制氢含量。

以上是各元素对不锈钢性能和组织的主要影响和作用。

不锈钢的配方和处理工艺可以根据具体的应用要求进行调整，以获得所需的力学性能、耐腐蚀性能和加工性能。

不锈钢的耐腐蚀性主要是因为在钢中添加了较高含量的Cr元素

不锈钢的耐腐蚀性主要是因为在钢中添加了较高含量的Cr元素，Cr元素易于氧化，能在钢的表面迅速形成致密的Cr2O3氧化膜，使钢的电极电和在氧化介质中的耐蚀性发生突变性提高，不锈钢的耐腐蚀性能主要依靠表面覆盖的这一层极薄的(约1mm)致密的钝化膜，这层钝化膜与腐蚀介质隔离，是不锈钢防护的基本屏障，如果钝化膜不完整或有缺陷被破坏，不锈钢仍会被腐蚀。

不锈钢也会锈蚀，不锈钢板材、设备及附件的吊运、装配、焊接、焊缝检查(如着色探伤、耐压实验)及加工过程中带来的表面油污、划伤、铁锈、杂质、低熔点金属污染物、油漆、焊渣、飞溅物等，这些物质影响了不锈钢表面质量，破坏了其表面钝化膜，降低了表面耐蚀性，还易与以后接触的化学品中的腐蚀介质共同作用，引发点蚀、晶间腐蚀、甚至会导致应力腐蚀开裂。

了解一下各种元素对不锈钢的性能和组织的影响。

1．铬——是构成不锈钢的基本元素。

铬是决定不锈钢耐腐蚀性能的最基本元素。

在氧化性介质中，铬能使钢的表面很快形成一层实际为腐蚀介质不能透过和不溶解的富铬的氧化膜，这层氧化膜很致密，并与金属基本结合得很牢固，保护钢免受外界介质进一步氧化浸蚀；铬还能有效地提高钢的电极电位。

当含铬量不低于%原子时,可使钢的电极电位发生突变,由负电位升到正的电极电位。

因而可显着提高钢的耐蚀性。

铬的含量越高，钢的耐蚀性能越好。

当含铬量达到25%、%原子时，会发生第二次第三次的突变，使钢具有更高的耐腐蚀性能。

2．镍——单独不能构成不锈钢镍对不锈钢耐腐蚀的影响，只有它与铬配合时才能充分显示出来。

因为，低炭镍钢要获得纯奥氏体组织，含镍量需达24%；要使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显着改变，含镍量需在27%以上。

所以，镍不能单独构成不锈钢。

而在含铬18%的钢中加入9%的镍，就能使钢在常温下获得单一奥氏体组织，并可以提高钢对非氧化性介质（如：稀硫酸、盐酸、磷酸等）的耐蚀性，并能改善钢的焊接和冷弯等的工艺性能。

3．锰和氮——可代替铬镍不锈钢中的镍锰和氮在不锈钢中有镍相仿的作用。

镍在不锈钢中作用

镍在不锈钢中作用镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。

在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构，从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性，所以镍被称为奥氏体形成元素。

普通碳钢的晶体结构称为铁氧体，呈体心立方（BCC）结构，加入镍，促使晶体结构从体心立方（BCC）结构转变为面心立方（FCC）结构，这种结构被称为奥氏体。

然而，镍并不是唯一具有此种性质的元素。

常见的奥氏体形成元素有：镍、碳、氮、锰、铜。

这些元素在形成奥氏体方面的相对重要性对于预测不锈钢的晶体结构具有重要意义。

目前，人们已经研究出很多公式来表述奥氏体形成元素的相对重要性，最著名的是下面的公式：奥氏体形成能力=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu%从这个等式可以看出：碳是一种较强的奥氏体形成元素，其形成奥氏体的能力是镍的30倍，但是它不能被添加到耐腐蚀的不锈钢中，因为在焊接后它会造成敏化腐蚀和随后的晶间腐蚀问题。

氮元素形成奥氏体的能力也是镍的30倍，但是它是气体，想要不造成多孔性的问题，只能在不锈钢中添加数量有限的氮。

添加锰和铜会造成炼钢过程中耐火生命减少和焊接的问题。

从镍等式中可以看出，添加锰对于形成奥氏体并不非常有效，但是添加锰可以使更多的氮溶解到不锈钢中，而氮正是一种非常强的奥氏体形成元素。

在200系列的不锈钢中，正是用足够的锰和氮来代替镍形成100%的奥氏体结构，镍的含量越低，所需要加入的锰和氮数量就越高。

例如在201型不锈钢中，只含有4.5%的镍，同时含有0.25%的氮。

由镍等式可知这些氮在形成奥氏体的能力上相当于7.5%的镍，所以同样可以形成100%奥氏体结构。

这也是200系列不锈钢的形成原理。

在有些不符合标准的200系列不锈钢中，由于不能加入足够数量的锰和氮，为了形成100%的奥氏体结构，人为的减少了铬的加入量，这必然导致了不锈钢抗腐蚀能力的下降。

在不锈钢中，有两种相反的力量同时作用：铁素体形成元素不断形成铁素体，奥氏体形成元素不断形成奥氏体。

不锈钢中的各类化学基本元素以及作用你了解多少

不锈钢中的各类化学基本元素以及作用1．铬——是构成不锈钢的基本元素。

铬是决定不锈钢耐腐蚀性能的最基本元素。

在氧化性介质中，铬能使钢的表面很快形成一层实际为腐蚀介质不能透过和不溶解的富铬的氧化膜，这层氧化膜很致密，并与金属基本结合得很牢固，保护钢免受外界介质进一步氧化浸蚀；铬还能有效地提高钢的电极电位。

当含铬量不低于12.5%原子时,可使钢的电极电位发生突变,由负电位升到正的电极电位。

因而可显著提高钢的耐蚀性。

铬的含量越高，钢的耐蚀性能越好。

当含铬量达到25%、37.5% 原子时，会发生第二次第三次的突变，使钢具有更高的耐腐蚀性能。

2．镍——单独不能构成不锈钢镍对不锈钢耐腐蚀的影响，只有它与铬配合时才能充分显示出来。

因为，低炭镍钢要获得纯奥氏体组织，含镍量需达24%；要使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变，含镍量需在27%以上。

所以，镍不能单独构成不锈钢。

而在含铬18%的钢中加入9%的镍，就能使钢在常温下获得单一奥氏体组织，并可以提高钢对非氧化性介质（如：稀、、磷酸等）的耐蚀性，并能改善钢的焊接和冷弯等的工艺性能。

3．锰和氮——可代替铬镍不锈钢中的镍锰和氮在不锈钢中有镍相仿的作用。

锰的稳定奥氏体作用为镍的二分之一，而氮的作用比镍大很多，约为镍的40倍左右。

因而锰和氮可代镍获得单一的奥氏体组织。

但锰的加入会使含铬低的不锈钢耐蚀性降低。

同时高锰奥氏体钢不易加工。

因此在不锈钢中不单独使用锰，只用部分代替镍。

4．碳——在不锈钢中具有两重性碳在不锈钢中的含量及其分布的形式，在很大程度上左右着不锈钢的性能和组织：一方面碳是稳定奥氏体元素，并作用的程度很大，约为镍的30倍，含碳量高的（马氏体）不锈钢，完全可以接受淬火强化，从而在机械性能方面可大大提高它的强度；另一方面由于碳和铬的亲和力很大，在不锈钢中要占用十七倍碳量的铬与它结合成碳化铬。

随着钢中含碳量的增加，则与碳形成碳化物的铬越多，从而显著降低钢的耐蚀性。

所以，从强度与耐腐蚀性能两方面来看，碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。

镍和铬在不锈钢中的主要作用

镍在不锈钢中的主要作用镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。

在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构，从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性，所以镍被称为奥氏体形成元素。

普通碳钢的晶体结构称为铁氧体，呈体心立方(BCC)结构，加入镍，促使晶体结构从体心立方(BCC) 结构转变为面心立方(FCC)结构，这种结构被称为奥氏体。

然而，镍并不是唯一具有此种性质的元素。

常见的奥氏体形成元素有：镍、碳、氮、锰、铜。

这些元素在形成奥氏体方面的相对重要性对于预测不锈钢的晶体结构具有重要意义。

在不锈钢中，有两种相反的力量同时作用：铁素体形成元素不断形成铁素体，奥氏体形成元素不断形成奥氏体。

最终的晶体结构取决于两类添加元素的相对数量。

铬是一种铁素体形成元素，所以铬在不锈钢晶体结构的形成上和奥氏体形成元素之间是一种竞争关系。

因为铁和铬都是铁素体形成元素，所以400系列不锈钢是完全铁素体不锈钢，具有磁性。

在把奥氏体形成元素-镍加入到铁-铬不锈钢的过程中，随着镍成分增加，形成的奥氏体也会逐渐增加，直至所有的铁素体结构都被转变为奥氏体结构，这样就形成了300系列不锈钢。

如果仅添加一半数量的镍，就会形成50%的铁素体和50%的奥氏体，这种结构被称为双相不锈钢。

400系列不锈钢是一种铁、碳合铬的合金。

这种不锈钢具有马氏体结构和铁元素，因此具有正常的磁特性。

400系列不锈钢具有很强的抗高温氧化能力，而且与碳钢相比，其物理特性和机械特性都有进一步的改善。

大多数400系列不锈钢都可以进行热处理。

300系列不锈钢是一种含有铁、碳、镍和铬的合金材料，一种无磁性不锈钢材料，比400系列不锈钢具有更好的可锻特性。

由于300系列不锈钢的奥氏体结构，因此它在许多环境中具有很强的抗腐蚀性能，具有很好的抗金属超应力引起的腐蚀所造成的断裂的性能，而且其材料特性不受热处理的影响。

不锈钢是20世纪重要发明之一，经过近百年的研制和开发已形成一个有300多个牌号的系列化的钢种。

不锈钢316l化学成分

不锈钢316l化学成分不锈钢316L是一种具有优异综合性能的不锈钢，其化学成分的组成和含量范围对于其性能和特性起着至关重要的作用。

本文将详细介绍不锈钢316L的化学成分，包括铬（Cr）、镍（Ni）、钼（Mo）、钛（Ti）、氮（N）、锰（Mn）、硅（Si）、磷（P）和硫（S）等方面。

一、化学成分1.铬（Cr）：不锈钢316L中的铬含量一般在16%至18%之间。

铬是形成不锈钢中的铁素体并增加其耐腐蚀性的重要元素。

2.镍（Ni）：在不锈钢316L中，镍的含量通常在10%至14%之间。

镍的存在可以促进奥氏体的形成，提高不锈钢的韧性和耐腐蚀性。

3.钼（Mo）：不锈钢316L中的钼含量通常在2%至3%之间。

钼可以有效地提高不锈钢的耐腐蚀性和高温强度，特别是在酸性环境中。

4.钛（Ti）：不锈钢316L中钛的含量较少，通常在0.5%以下。

钛在不锈钢中的作用是强化晶界，可以有效地提高不锈钢的高温强度和抗蠕变性。

5.氮（N）：不锈钢316L中的氮含量通常在0.08%至0.20%之间。

氮可以扩大奥氏体相区，稳定奥氏体组织，提高不锈钢的强度、韧性和耐腐蚀性。

6.锰（Mn）：不锈钢316L中的锰含量一般在2%至4%之间。

锰的作用是增加不锈钢的强度、硬度以及耐腐蚀性。

7.硅（Si）：不锈钢316L中硅的含量通常在0.5%以下。

硅在不锈钢中的作用是提高其硬度和强度。

8.磷（P）和硫（S）：不锈钢316L中磷和硫的含量较低，一般在0.030%以下。

这两种元素在不锈钢中的作用主要是提高其耐腐蚀性。

二、成分作用各个化学成分在不锈钢316L中起着不同的作用。

铬是提高耐腐蚀性的主要元素；镍主要增强韧性并提高耐高温性能；钼对耐腐蚀性和高温强度有明显增强效果；钛可以强化晶界，提高高温强度和抗蠕变性；氮的存在可以使奥氏体更加稳定，提高不锈钢的综合性能；锰的作用主要是提高强度、硬度和耐腐蚀性；硅的加入可以提高硬度和强度；磷和硫则可以明显提高不锈钢的耐腐蚀性。

铬-锰-镍-氮系奥氏体不锈钢热轧钢板和钢

铬-锰-镍-氮系奥氏体不锈钢热轧钢板和钢铬-锰-镍-氮系奥氏体不锈钢热轧钢板和钢铬-锰-镍-氮系奥氏体不锈钢是一种具有优异耐腐蚀性和强度的不锈钢材料，广泛应用于化工、石油、医药、食品等领域。

其中，热轧钢板和钢是铬-锰-镍-氮系奥氏体不锈钢的主要产品形态之一，具有重要的工程意义。

在本文中，我们将深入探讨铬-锰-镍-氮系奥氏体不锈钢热轧钢板和钢的特性、应用以及未来发展趋势。

1. 特性铬-锰-镍-氮系奥氏体不锈钢热轧钢板和钢具有以下主要特性：1）优异的耐腐蚀性：铬的加入可以形成一层致密的氧化膜，有效阻止了钢材表面的进一步腐蚀，使其具有良好的耐蚀性；2）良好的强度和塑性：适量的锰和镍的加入可以显著提高钢的强度和塑性，使其适用于各种复杂的工程应用；3）优秀的焊接性能：氮元素的存在可以有效改善钢的焊接性能，降低了焊接过程中的氮损失，提高了焊接接头的强度和耐腐蚀性。

2. 应用铬-锰-镍-氮系奥氏体不锈钢热轧钢板和钢在化工、石油、医药、食品等领域有着广泛的应用：1）化工领域：用于制造高温、高压下的设备和管道，如反应釜、换热器等；2）石油领域：用于海洋评台、石油化工设备、储罐等的制造；3）医药领域：用于制造药品接触设备和器具；4）食品领域：用于生产、储存和运输食品的设备和容器。

3. 未来发展趋势随着工业技术的不断进步，铬-锰-镍-氮系奥氏体不锈钢热轧钢板和钢将会在以下方面有所发展：1）优化成分设计：通过进一步优化成分设计，提高钢材的耐蚀性、强度和塑性；2）表面处理技术：研发新的表面处理技术，提高钢材的耐磨损性和耐疲劳性；3）绿色制备技术：发展绿色环保的制备技术，降低生产过程中的能耗和环境污染。

总结回顾铬-锰-镍-氮系奥氏体不锈钢热轧钢板和钢作为一种具有优异性能的不锈钢材料，在工程应用中具有重要地位。

其优异的耐腐蚀性、强度和塑性，使其在化工、石油、医药、食品等多个领域得到广泛应用。

未来，通过优化成分设计、表面处理技术的进步以及绿色制备技术的发展，铬-锰-镍-氮系奥氏体不锈钢热轧钢板和钢将有望在工程材料领域实现更大的突破和应用。

不锈钢中各元素作用

• 2、由于碳含量对不锈钢的抗腐蚀性能有很大的影响,因此,一般选用熔敷金属含碳量不高于母材的不锈钢焊条。如316L必须选用A022焊条。
• 3、对于工作温度在300℃以上、有较强腐蚀性的介质,须采用含有Ti或Nb稳定化元素或超低碳不锈钢焊条。如A137或A002等。
• 4、对于含有稀硫酸或盐酸的介质,常选用含 Mo或含Mo和Cu的不锈钢焊条。如:A032、A052等。
• 钼（Mo）：可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。
• 钛（Ti）：使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。
• 钒（V）能细化钢的晶粒组织，提高钢的强度，韧性和耐磨性．当它在高温熔入奥氏体时，可增加钢的淬透性。
• 钨（W）能提高钢的耐磨性
• 铜（Cu）改善普通低合金钢的抗大气腐蚀性能，特别是和磷配合使用时更为明显。
• 氮（N）能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。
• 从以上图片可以看出：
1、Cr：防锈，不锈钢的主要组成； 2、Ni：奥氏体的形成元素；镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力；
5、对于在低温条件下工作的奥氏体不锈钢,应保证焊接接头在使用温度的低温冲击韧性,故采用纯奥氏体焊条。
如A402、A407。
6、双相奥氏体钢焊缝碱性药皮与钛钙型药皮焊条的差别不像碳钢焊条那样显著。因此在实际应用中,从焊接工艺性能方面着眼较多,大都采用药皮类型代号为17或16的焊条
如A102A、A102、A132等。
• M 马氏体不锈钢 • F 铁素体不锈钢 • A 奥氏体不锈钢 • A一F 双相不锈钢。
三、不锈钢的焊条选用要点

铬-锰-镍-氮系奥氏体不锈钢热轧钢板和钢

铬-锰-镍-氮系奥氏体不锈钢热轧钢板和钢1. 概述在当今社会中，不锈钢已经成为了我们生活中不可或缺的材料之一。

它具有耐腐蚀、美观、强度高等特点，因此在建筑、家居、厨具等领域广泛应用。

而在不锈钢的种类中，铬-锰-镍-氮系奥氏体不锈钢热轧钢板和钢是一种性能优异的材料，今天我们就来深入探讨一下这种不锈钢材料的特点。

2. 组成和特点铬-锰-镍-氮系奥氏体不锈钢是以铬为主要合金元素，同时加入了适量的锰、镍和氮。

这种合金的特点是具有优异的抗腐蚀性能，尤其是在高温、高压下，其耐腐蚀性能更加突出。

在工业领域中，这种不锈钢材料被广泛应用于化工设备、核电站、石油钻采装备等领域。

3. 性能铬-锰-镍-氮系奥氏体不锈钢的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性都非常出色。

它还具有良好的可塑性和焊接性能，在加工和制造过程中具有较高的适用性。

在高温环境下，铬-锰-镍-氮系奥氏体不锈钢依然能够保持较好的力学性能，因此在高温工况下应用广泛。

4. 应用领域由于铬-锰-镍-氮系奥氏体不锈钢具有优异的性能，因此在许多工业领域都有着广泛的应用。

在化工设备中，其抗腐蚀性能能够有效延长设备使用寿命；在核电站中，其稳定的性能能够保障设备的运行安全；在石油钻采装备中，其耐磨性能能够有效提高设备的使用寿命。

5. 结论铬-锰-镍-氮系奥氏体不锈钢热轧钢板和钢具有着优异的性能，其在工业领域中的应用前景广阔。

随着人们对材料性能要求的不断提高，相信铬-锰-镍-氮系奥氏体不锈钢将会有着更加广泛的应用，并为人们的生活和工作带来更多便利。

6. 个人观点作为一种新型不锈钢材料，铬-锰-镍-氮系奥氏体不锈钢的性能优异，有望在更多领域得到应用。

在未来的发展中，我相信这种材料将会不断完善，为工业发展和社会进步贡献更大的力量。

通过这篇文章的撰写，我希望你能更深入地了解铬-锰-镍-氮系奥氏体不锈钢热轧钢板和钢，并在今后的学习和工作中加以运用。

希望这份文章能够对你有所帮助，期待与你的进一步交流和合作。