碳元素含量對不銹鋼管性能影響有哪些

 碳是不銹鋼管中僅次于鉻的第二號常用元素，不銹鋼管的組織和性能在很大程度上取決于碳含量及其分布狀態(tài)。碳是穩(wěn)定奧氏體元素，它對奧氏體的穩(wěn)定作用很強烈，約為鎳的30倍。圖顯示碳對不銹鋼管奧氏體區(qū)的影響。在高溫下處于α或α+γ相區(qū)的鉻鋼是不能或很難通過淬火得到馬氏體組織的。以含鉻13%的鋼為例，碳含量小于0.08%時為鐵素體鋼，碳含量0.08%～0.15%時為半馬氏鋼，碳含量大于0.15%時為馬氏體鋼。

 碳能顯著提高不銹鋼管的強度，從2Cr13、3Cr13、4Cr13到9Cr18，鋼的強度隨碳含量增加逐級提高。在奧氏體鋼中碳也是最有效的固溶強化元素。表顯示奧氏體鋼抗拉強度和屈服強度隨碳含量增加而上升。不銹鋼管奧氏體化時碳的最大溶解度為0.50%，在冷卻過程中碳的溶解度減少，不斷析出，由于碳和鉻的親和力很大，它能與鉻形成一系列復雜的碳化物，碳化物的類型因鋼中鉻含量的不同而異。含鉻小于10%的鋼，主要為滲碳體型碳化物（Fe.Cr）3C，高鉻鋼中的碳化物為復雜碳化物Cr7C3和Cr23C6。

 碳化物中的鉻可以被置換，以（Fe.Cr）7C3和（Fe.Cr）23C6的的形式存在。不銹鋼管中的碳化物主要以（Fe.Cr）23C6形式存在。碳與鉻形成碳化物時要占用不銹鋼管中的一部分鉻，以Cr23C6為例計算：Cr23C6:（鉻原子量×23）/（碳原子量×6）=（52×23）/（12×6）≈17不銹鋼管中的碳要與17倍的鉻結合，生成碳化物，固溶體中的鉻含量必然要減少，鋼的耐腐蝕性能就要降低。如果形成碳化物后固溶體中的鉻含量低于11.65%，就不能稱其為不銹鋼管，模具鋼Cr12和Cr12MoV就是一例。0Cr13～4Cr13五個牌號標準中規(guī)定含鉻量為12.0～14.0%，就是考慮到碳要與鉻形成碳化物確定的。因為碳對耐腐蝕性能有不利的影響，奧氏體和鐵素體鋼很少采用碳來強化，其含碳量多在0.15%以下。馬氏體鋼的含碳量大多在0.10%～0.40%范圍內(nèi)。