碳是鋼的主要組成元素,碳在鋼中的含量及分布形式?jīng)Q定了鋼的組織和性能。碳在不銹鋼中對組織、力學(xué)性能、耐腐蝕性能有很大的影響,可以說是起主導(dǎo)作用的。
碳是一種強(qiáng)烈擴(kuò)大奧氏體區(qū)域和穩(wěn)定奧氏體組織的元素,其作用程度大約是鎳的30倍,所以,碳含量對不銹鋼組織、性能的影響是明顯的。典型的例子,含鉻為17%的不銹鋼,當(dāng)含碳量不足0.12%時(shí)是鐵素體不銹鋼,無相變,不能用熱處理方法強(qiáng)化,退火使用的硬度不足200HB;而當(dāng)含碳量增加到0.7%以上時(shí),則成為馬氏體不銹鋼,淬火、回火后硬度可大于50HRC.再比如,含鉻為13%的不銹鋼,隨著含碳量的增加,熱處理后的硬度有明顯的提高。見圖1-5。
從以上兩例可見,碳在不銹鋼中對改善組織和力學(xué)性能的作用是有益的。這種作用為不銹鋼在有高強(qiáng)度、高硬度要求的零件上的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。
但是,也應(yīng)該看到,碳和鉻的親合力很大,極易與不銹鋼中的鉻結(jié)合形成碳-鉻化合物,碳越多,被結(jié)合的鉻也越多,這必然使固溶體中的鉻減少,從而使鋼的耐腐蝕能力受到影響,特別是這種鉻的碳化物沿晶粒界析出時(shí),會(huì)引起該處產(chǎn)生貧鉻區(qū),引起晶間腐蝕。從這方面看,碳對不銹鋼的耐腐蝕性能起到有害的作用。見圖1-6。所以,隨著冶金技術(shù)的進(jìn)步,根據(jù)對不銹鋼耐腐蝕性能的需求,出現(xiàn)了越來越多的低碳、超低碳的新的不銹鋼鋼種。
由上可見,碳在不銹鋼中發(fā)揮著有益和有害的兩個(gè)方面的作用,這一點(diǎn)應(yīng)是選擇和使用不銹鋼及制訂正確熱處理方法時(shí)予以注意的。