锰是奥氏体形成元素,它能抑制奥氏体的分解,使高温形成的奥氏体组织保持到室温。锰稳定奥氏体的作用为镍的二分之一,2%的锰可以代替1%的镍。
铬-锰钢要在常温下得到完全奥氏体组织,与钢中的碳和铬含量密切相关,当碳低于0.2%、铬大于14%~15%时,不论向钢中加入多少锰都不能得到纯奥氏体组织。要得到奥氏体组织必须增加碳含量或降低铬含量,这两种作法都会降低钢的耐蚀性能,所以锰不能代替全部镍。
含锰钢具有冷加工强化效应显著,耐磨性高的优点。缺点是对晶间腐蚀很敏感,并且不能通过加钛和铌来消除晶间腐蚀。
氮也是稳定奥氏体元素,氮与锰结合能取代比较贵的镍。氮稳定奥氏体的作用比镍大,与碳相当。氮代镍的比例约为0.025∶1,一般认为氮可取代2.5%~6.5%的镍。
在奥氏体中氮也是有效的固溶强化元素之一。氮与铬的亲和力要比碳与铬的亲和力小,奥氏体钢很少见到Cr2N的析出。因此氮能在不降低耐蚀性能的基础上,提高不锈钢强度,研制含氮不锈钢是近年来不锈钢工业的趋势。
氮在钢中的溶解度有限(<0.15%),加入铬和锰能提高其溶解度,加入镍和碳能减少其溶解度。在大气冶炼条件下,氮以Cr-N或Mn-N合金形式加入钢中,很难控制回收率。一般认为氮含量超过0.2%对冶炼操作极为不利。氩-氧精炼,加压电渣熔炼,平衡压力浇铸等技术的发展和应用,能控制钢中氮含量,用氮来控制钢中的组织成为现实。近期研究成果表明,适当调整不锈钢成分,特别是铬与锰的配比,能将钢中的氮含量稳定在0.4%左右,如美国的205(17Cr-1.25Ni-15Mn-0.15C-0.35N)氮含量为0.30%~0.40%。 不锈钢板中锰和氮可以代替镍
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