碳含量在不锈钢中的解析及作用是什么(碳含量对不锈钢的影响)

导语：碳含量在不锈钢中的解析及作用

　　碳(C)在不锈钢材料中具有双重性。碳在不锈钢材料中的含量及其分布的形式，在特别大程度上左右着不锈钢材料的性能和组织：

　　一方面碳是平衡奥氏体元素，并有特别大的作用，约为镍的30倍。碳含量高的(马氏体)不锈钢材料，是完全可以接受淬火强化，从而在机械性能方面可大幅提高它的强度;另一方面由于碳和铬的亲和力特别大，在不锈钢材料中要用十七倍碳含量的铬与它紧密结合成碳化铬。随着不锈钢材料中碳含量的增加，则与碳形成碳化物的铬越多，从而显著降低不锈钢材料钢的耐蚀性。

　　所以，从强度与耐腐蚀的性能两方面来看，碳在不锈钢材料中的作用是互相矛盾的。

　　在实际应用中，为了能达到耐腐蚀的目的，不锈钢材料的碳含量一般较低，在绝大多数在0.1%左右，为了能进一步提高钢的耐腐蚀能力，特别是抗晶间腐蚀的能力，常用到超低碳的不锈钢材料，碳含量在0.03%甚至更低;但是要用于制造滚动轴承、弹簧、工具等不锈钢材料，要求有高的硬度和耐磨性，因而碳含量较高，一般均在0.85~1.00%之间，如9Cr18高碳高铬马氏体不锈钢。

　　碳在不锈钢中的作用碳(C)在奥氏体和铁素体不锈钢中以间隙元素存在于固溶体中，是奥氏体不锈钢中最有效的固溶强化元素;在高碳马氏体不锈钢中，会有共晶碳化物和其他碳化物生成，对硬度及耐磨性非常有利，适合于生产各类刀具。

　　经固溶处理的奥氏体不锈钢中，碳以固溶体存在，当碳(C)>0.03%，若将不锈钢材料置于538-815℃的温度范围内，碳可能以碳化物形式在晶界析出，同时形成贫铬(Cr)区(焊接时最易产生的现象)，这种现象成为敏化析出，使不锈钢材料增加了晶界腐蚀的敏感性;铁素体不锈钢亦会陈设铬的碳化物而引起晶界腐蚀现象。

　　所以，只有在奥氏体不锈钢中把碳元素含量将至0.03%以下，或通过钛(Ti)或Nb(铌)元素以形成平衡的碳化物，来避免敏化及防止出现贫铬(Cr)区及避免焊接时产生的刀状腐蚀。

　　间隙元素：是指在金属中溶质原子(碳、氧、氮等原子)填入溶剂金属点阵中的间隙位置，所形成的一种固溶体的一种补充元素，起到稳定其金属原子晶格形式的作用。

　　固溶体：是金属物在一定结晶构造位置上离子的互相置换，而不改变整个晶体的结构及对称性;固溶体分为三种：替代式固溶体、填隙式固溶体和缺位式固溶。

　　贫铬区：是指不锈钢中的碳元素与晶界处的铬结合，使晶界处的铬含量降低并析出;造成不锈钢表面或内部局部铬含量低于平均含量的区域。贫铬区的出现，通常是碳化铬析出的结果。

　　敏化析出：不锈钢中的碳(通常含0.03%)与铬结合，在热处理过程中或在焊接过程中在晶界析出，形成的碳化物使晶界出现贫铬，发生局部的晶界腐蚀，降低了不锈钢的耐应力腐蚀性。

　　刀状腐蚀：简称刀蚀。在含有稳定元素的奥氏体不锈钢中，焊接热影响区的过热区在腐蚀介质作用下，发生沿熔合线走向的深沟状似刀痕的腐蚀，称为刀状腐蚀。

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