不锈钢的性能与组织及各元素的作用
不锈钢的性能与组织
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，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 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。
00Cr20Ni18Mo6CuN不锈钢是一种碳含量极低的高钼含氮奥氏体不锈钢。此钢的突出特点是在氯化物环境中具有优异的耐蚀性，包括耐点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和一般腐蚀的性能。同时在很多还原性酸介质中耐蚀性也很好。另外，该钢中由于氮含量很高，因而具有比常用奥氏体不锈钢更高的强度。该钢种主要用于海水设备，纸浆和造纸工业中的漂白装置设备，气体清洗系统的结构件（如纸浆和冶金工业以及电站中）和处理与输送含卤族化合物介质的容器和管线，以及炼油装置等。
00Cr27Ni31Mo3Cu是近乎铁镍基合金的高铬奥氏体不锈钢，其 特点是在多种强腐蚀性环境中耐蚀性非常出色。在各种腐蚀性非常苛刻的化工介质，比如湿法磷酸中，在海水以及近海油气生产环境中，耐一般腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和晶间腐蚀的性能都很好。因而该钢种通用性很好，主要用于工业磷酸和磷肥的生产设备、海水热交换器及有关装置，以及有机酸（如醋酸）和氟化物的生产设备等。
仅含铬的Cr17型铁素体不锈钢，如1Cr171Cr17Ti，0Cr17Ti00Cr17Ti当在含有Cl-的水介质中使用时，常常由于耐腐蚀和孔蚀性能不好而受到限制。含钼的Cr18Mo2型不锈钢不仅可弥补无钼Cr17型钢的此种不足，而且其耐醋酸等有机酸腐蚀的性能也会显著提高。因此，Cr18Mo2 型钢即可用于耐弱介质孔蚀的换热设备，也可用于耐醋酸等用途中。由于碳、氮含量较前述1Cr17Mo2Ti为低，因此，00Cr18Mo2和高纯Cr18Mo2具有远较1Cr17Mo2Ti为佳的塑、韧性和可焊性。
含C+N≤150ppm的高纯Cr26Mo1 铁素体不锈钢是高纯铁素体不锈钢中发展早的一种。它的性能特点是脆性转变温度低；耐氯化物和含氧化剂（NaClO3）和NaOH的应力腐蚀性能好，主要用作耐酸、碱设备以及各种水冷换热设备和隔膜法固碱降膜蒸发器等。
1Cr18Ni12和0Cr18Ni9Cu3两种不锈钢的耐蚀性很相近，在湿汽、盐雾及海洋大气中抗锈性均很好，在很多种有机和无机的化学介质、食品及消毒液中，其耐蚀性均良好，对硝酸耐蚀性较好，对硫酸只在较小程度上耐蚀，而不耐盐酸及其他卤化物酸的腐蚀。在三种代表性的腐蚀环境中0Cr18Ni9钢和0Cr18Ni9Cu3钢耐蚀性的对比列于表4-53，可看出两者的耐蚀性基本相当。
表4-53? 0Cr18Ni9和0Cr18Ni9Cu3钢的耐蚀性，mm/a
实验条件 65%HNO3沸48h 5% H2SO4，沸48h 1%HCL，沸，48h
0Cr18Ni9Cu3 0.45 5.5 4.3
0Cr18Ni9 0.30-0.60 3.0-15.0 3.0-10.0
由于这两种不锈钢碳含量较高，故当其在450-900℃温度区间内加热或缓慢冷却通过该温度区间时，铬的碳化物就会沿晶界析出，导致耐晶间腐蚀性能下降。因此在设备制造和应用中应尽力避免这种情况。实在无法避免时，需视使用条件酌情再度固溶处理，以恢复材料良好的耐蚀性。