奥氏体不锈钢是主要由Fe-Cr-Ni元素组成的具有面心立方结构的材料。其具有高的耐蚀性、塑性,易于加工成为各种形状的钢材,同时有良好的焊接性能、韧性和低温韧性,无磁性等。因此,成为应用最为广泛的一类不锈钢,奥氏体不锈钢产量约占不锈钢总产量的70%奥氏体不锈钢中添加的合金元素按照其对组织稳定性的影响分为两类:一类是铬、钼等铁素体形成元素;一类是镍、锰、氮等奥氏体形成元素。

镍的作用镍是强烈稳定奥氏体︼相区的元素,对于Cr-Ni系奥氏体不锈钢,为了形成稳定的奥氏体组织同时又满足合金的耐蚀性,Ni含量一∩般为8-25%,Cr含量为1-18%(对一些高温下使用的奥氏体耐热钢Cr含量要求更高)。奥氏体不锈钢形变诱导容易产生马氏体,而Ni元素可↑以降低马氏体转变温度(Ms)Cr-Ni系奥氏体不锈钢中,镍含量从8%增加到10%时,在室温下,钢中可能发生的马氏体转变量从38%左右,降到5%左右同时,Ni含量控制可能发生马氏体转变的范围内,随其→含量增加,钢的强度降低而塑性提高。同时,对于冷加工奥氏体不锈∏钢而言,Ms转变温度的降低,增加了奥氏体的稳定性,减少了因马氏体析出导致的冷加工硬化倾向。Ni是提高合金抗氧化↙的主要元素这主要与其改善了Cr2O3的成分、结构和∑性能有关,但钢的抗高温「硫化性能会因Ni的存在而降低。Ni原子将会降低C原子㊣ 在合金中的溶解度,过量加入会导致大量碳化物的析出。

铬的作用铬是铁素体形成元素,铬对不锈钢的耐蚀性起至关重要的作用,一方面,铬能在奥氏体不锈钢表面形成Cr2O3保护膜,降低钢的钝化电流,减小钢的溶解速度;另一方面,铬可以提高铁基体的电极电位,降低原电☉池的电动势,提高钢的耐◆蚀性。然而,在奥氏体不锈钢中,随铬含量增加,金属间化合物σ相的析出倾向增大,高氮奥氏体不锈钢中⌒,铬还会与氮形成Cr2NCrN等金属间化合物,当碳含量高时,铬还会与碳形成Cr23C6等碳化物。这类化合物的析出会增大合金的脆性倾向,降低合金的强度和耐蚀性。

锰的作用锰是奥氏体形成元素,锰和镍一样能和γ形成无限置换固溶体,Cr-Mn是典型的锰代镍奥氏体不锈钢。由于锰ζ 稳定奥氏体的能力较镍低,故在Cr12%时,含Mn超过20%时,合金中才能获得单相的奥氏体。但Cr14%后,无论锰量如何增加,合金也得不到单相奥氏体组织。因此,该类∴钢仅用于食品工业。Cr-Mn-Ni钢是在Cr-Mn钢中加入一点镍,使得Cr14%时,仍能获得单相奥氏体。Cr-Ni奥氏体不锈钢中锰过量会促√进σ相析出,加入量过多能降低合金的抗氧化性能,一般的其含量控制在1.5%以下。同时锰与硫可生成MnS,消除S的危害,也能改善焊接性能。钼的作用钼是强烈的铁素体形成元素,钼能提高奥氏体不锈钢在氯离子环境下局部抗腐蚀能力。同时,钼元素的加入使奥氏体不锈钢在还原性介质中的耐腐蚀能力、耐点蚀、耐缝隙腐蚀等性能提高,尤其在抗点蚀方面的能力相当于铬的3倍。然而,在氧化性介质(65%HNO3)中会导致其耐蚀性下降。钼还能提高奥氏体不锈钢的高温力学性能。

氮的作用氮是强烈的奥氏体形成元素,其形成并扩大奥氏体相区的能力远大于镍,其镍当¤量为镍的30倍,氮可以代镍降低生@产成本。氮通过固溶强化和细晶强化可以提高奥氏体々不锈钢的强度。然而,Fe-Cr-Ni奥氏体不锈钢中氮元素的加入会提高钢的韧脆转化温度。氮元素还可以减少奥氏体不锈钢中金属间化合♀物相析出的敏感性,这与氮影响合金元素在两相中通过固溶强化的分配系数有关。奥氏体不锈钢中氮元素的加入可以提高的耐点蚀和缝隙腐蚀能力。