无锡不锈钢市场 不銹鋼技術知識庫 不銹鋼添加合金抗腐蝕 2007-1-26 10:11:11

不銹鋼的性能與化學成分的關係

不銹鋼的化學成分，也就是鐵中所加的合金元素。對於不銹鋼在性能上所產生的效用，可以簡單整理成：
C, Mo, Ti, Al, Cu, N 增加強度
Cr, Ni, Mo 增加耐蝕性
S, P, Se 增加切削性
C, Mn 增加硬度
Ni 增加韌性和成型性能

不銹鋼的性能與化學成分的關係詳述如下

1. C
(1) 是奧斯田鐵的強力安定劑（stabilizer）和生成劑（former），但並不能希冀完全依賴C使整體成為奧斯田鐵，因為C也會降低延展性和耐蝕性，必須衡量。
(2) 增加硬度和強度。
(3) 析出碳化鉻（Cr4C或Cr23C6），進一步造成粒界腐蝕，損害到耐蝕性。

2. Cr
(1) 是肥粒鐵的安定劑和生成劑。
(2) 鉻是增加抗氧化性最有效的元素，尤其是對抗高溫氧化結垢性能（resistance to high-temp, oxidation scaling）。
(3) 增加耐蝕性。
(4) 使晶粒細化，可增加強度、硬度、及耐磨性（abrasion-resistance）。
(5) 降低導熱及導電性能。

3. Ni
(1) 是奧斯田鐵的強力安定劑和生成劑。
(2) 可阻止晶粒成長，增加高溫強度。
(3) 增加耐蝕性。
(4) 降低導電及導熱能力。
(5) 降低冷加工硬化的速率。

4. Mn
(1) 常溫時是奧斯田鐵的安定劑；高溫時是肥粒鐵的生成劑。
(2) 可增加硬度；有時生成MnS，會顯出熱脆性（hot shortness）。

5. Mo
(1) 是肥粒鐵的安定劑和生成劑。
(2) 增加對還原性腐蝕媒體的耐蝕性，但對氧化性腐蝕劑（如硝酸），含有Mo的不銹鋼腐蝕情形反而比較嚴重，而對氯化物和海水的耐蝕性優良。
(3) 增加高溫強度和潛變強度（creep strength）。

6. Si
(1) 是肥粒鐵的安定劑和生成劑。
(2) 增加抗高溫氧化結垢性能，如302B及314。
(3) 增加液態金屬的流動性（fluidity），易於鑄造。
(4) 當C與Si的比例約為1：2時，可得到最高焊接韌性。

7. S, P, Se
(1) 增加切削性（machinability）。
(2) 會增加焊接的困難度。
(3) 將降低耐蝕性。
(4) Se會增進熱作的性能。

8. N
(1) 是奧斯田鐵的強力安定劑和生成劑，其效能和C一樣，也不能完全依靠N。
(2) 可增加強度。
(3) 能改進切削性能。

9. Nb, Ti
(1) 是肥粒鐵的安定劑和生成劑。
(2) 與C的結合力強（勝過鉻），可阻止C與鉻結合析出，所以不會引起粒界腐蝕的敏感性（sensitization）。

10. Al
(1) 是肥粒鐵的強力安定劑和生成劑。
(2) 熱處理或焊接後不會硬化。
(3) 若同時添加Ti，可增加時效硬化作用（age hardening）。
(4) 增加抗高溫氧化結垢性能。

11. Cu
(1) 是奧斯田鐵的安定劑和生成劑。
(2) 增加耐蝕性，減少應力腐蝕的敏感性。
(3) 增加時效硬化的作用；降低熱延展性（hot ductility）。

12. Co
(1)增加高溫強度及潛變強度（耐熱鋼的主要合金元素）。

13. V
(1) 是肥粒鐵的安定劑和生成劑。
(2) 細化晶粒結構，改進機械性能。

14. W
(1) 是肥粒鐵的安定劑和生成劑。
(2) 增加硬度，並改進機械性能。
(3) 增加耐高溫性能。

 

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