碳和氮对于不锈钢的性能有哪些影响与作用

在超级铁素体不锈钢中，与在普通铁素体不锈钢中一样，碳和氮也是最不受欢迎，但又没有办法完全去除的有害元素。碳和氮之所以不受欢迎，是因为碳和氮除由于固溶强化而使钢的强度、硬度稍有增加外，前面已经述及（表1-1-1.表1-1-4）的铁素体不锈钢性能上几乎所有的缺点和不足都与碳、氮有关；碳和氮之所以没有办法完全去除是因为大气中含有很高的氮且炼钢用原材料（铬和废钢等）中也都会有碳。在炼钢过程中（包括现代的AOD、VOD精炼和高真空冶炼），虽然能去除大部分或绝大部分钢中的碳和氮，但要完全去除则是非常困难的，而且钢中碳、氮量越低，钢的生产成本也越高。

虽然碳和氮都是强烈形成奥氏体的元素，但是，由于超级铁素体不锈钢中的碳和氮量都很低，因此，对高铬、钼超级铁素体不锈钢的基体组织并不产生影响。

碳和氮对超级铁素体不锈钢性能的不良影响主要是前面已述及的形成和析出碳、氮化物所造成的（见表111和表1-1-4）。图1-1-24系碳、氮、氧对25%Cr-3%MO钢脆性转变温度的影响，C、N量低于0.01%才能使此钢的脆性转变温度在0°C以下。而图1-1-25则系C+N和倍量对铁素体不锈钢冲击韧性的影响。从图1-1-25可看出，随铬量提高，为了获得较好的韧性，需要更低的C+N量，由于超级铁素体不锈钢含铬量均≥25%,因而C+N量≤≤0.25%是必需的。

钢中碳和氮由于碳化物和氮化物的形成对铁素体和超级铁素体不锈钢的耐全面腐蚀、耐晶间腐蚀、耐应力腐蚀、耐点蚀、耐缝隙腐蚀等性能也都是有害的。

图1-1-26和表系为了使铁素体不锈钢获得焊后塑性和耐晶间腐蚀性能，钢中C+N的限量。可以看出为了使高倍铁素体不锈钢获得焊后塑性和耐晶间腐蚀性能，含26%Cr的钢中的C+N量应≤100〜130ppm。

图1-1-27则系在20%NaCl+1%Na2Cr2O7·2H2O。溶液中，两种奥氏体不锈钢（AISI304,AISI316）和碳、氮、镍对29%Cr型超级铁素体不锈钢点蚀、晶间腐蚀和晶间应力腐蚀性能的影响。可知，在试验条件下两种奥氏体不锈钢既产生点蚀又产生应力腐蚀；不含镍的含C+N≤110ppm的超级铁素体不锈钢（高纯Cr29Mo2）仅有点蚀产生，当C+N达260ppm的非高纯Cr29Mo2钢则既有点蚀又有晶间腐蚀；不含镍的含C+N为70ppm的超级铁素体不锈钢（高纯Cr29Mo4）,同样只有点蚀。而含2.2%Ni的和C+N量在160ppm超级铁素体不锈钢（非高纯Cr29Mo2Ni2）和3.9%Ni含C+N为250ppm的非高纯Cr29Mo4Ni3.9则均既有点蚀又有晶间型应力腐蚀，但是C+N量仅70ppm,而含1.8%Ni的高纯Cr29Mo4Nil.8钢则仅有点蚀。根据图1-1-27的试验结果还可以看出C+N量高是产生晶间腐蚀（当不含镍时）和晶间应力腐蚀（当含镍时）的必要条件，而C+N量较高且含镍的超级铁素体不锈钢产生应力腐蚀时，表面上则系先形成扩展型点蚀。

表1-1-14为了获得耐晶间腐蚀性和焊后塑性,钢中C+N的限量