碳、铬和镍对不锈钢锻件的作用

碳在不锈钢锻件中的作用主要有两方面：一方面，碳和铬的亲和力很强，它与铬能形成一系列的复杂碳化物。钢中的碳含量越高，形成的碳化铬就越多。在不锈钢的锻造过程中当w(Cr)< 10%时，主要是渗碳体型碳化物（Fe、Cr)3C；在高铬钢中则形成复杂的碳化物 (Cr、Fe)7C3或（Cr、Fe)23C6。这样，固溶体中的铬含量就减少了，钢的耐蚀性也就降低了。钢中的碳含量越髙，其耐蚀性就越低。对于不锈钢锻件来说，耐蚀性是其主要要求，因此不锈钢中碳含量一般要求很低，大多数仅为0.10%〜0.20% (质量分数），一般不超过0.4% (质量分数）。另一方面，不锈钢锻件的强度随钢中碳含量的增加而提高。在一些要求不锈钢锻件具有高的硬度和耐磨性的场合；如不锈钢材质的滚动轴承、弹簧、模具和刃具就要求具有高的硬度和强度，所以在马氏体不锈钢中，为了产生马氏体相变，钢中碳含量一般在0.1%〜1.0% (质量分数）间变动。 随着钢中碳含量的增加，淬火后钢的硬度随之提高，耐磨性相应提高，同时钢的强度也得到提高，而塑性则相应降低，耐蚀性也下降。为此，就必须相应地提高钢中的铬含量，生产如9Cr18、85Crl7及90Crl8MoV等不锈钢。

镍是形成奥氏体的合金元素，但是镍的作用只有与铬配合才能充分表现出来。 如果单纯使用镍，在低碳镍钢中要获得纯奥氏体单相组织，镍含量就需要高达24% (质量分数）以上，事实上镍含量需要达到27% (质量分数）时，才能显著地提高不锈钢锻件的耐蚀性，所以在不锈钢锻件中没有单独以镍作为合金元素的。当镍和铬配合时，镍提高钢的耐蚀作用就能显著地表现出来，如向铁素体不锈钢锻件中加入少量镍，即可使金相组织由单相铁素体组织转变为奥氏体-铁素体双相组织，这样就可以通过热处理来提高其强度。进一步增加镍量，则可变为单相的奥氏体，这就是广泛应用的18-8型铬镍奥氏体不锈钢，它具有高的耐蚀性和良好的形变、焊接性，并且没有磁性。

镍在纯α-Fe中的最大溶解度为25%〜30% ,当含有高碳时仍能留在铁素体中，借固溶效应对未硬化的钢进行强化。镍能扩大钝化范围，提高耐蚀性，尤其在非氧化性介质（如稀硫酸）中。镍的碳化物形成倾向比铁弱一些，能促进石墨化，并微弱地增大钢的淬透性，对激冷不敏感的钢有用。在中碳与高碳钢中含有有效含量时，淬火后倾向于保留奥氏体。