我們都了解到不銹鋼是以鐵基,加各種元素組成的,那為什么利用直讀光譜儀等分析儀器來檢測不銹鋼中的元素這么重要呢。
目前已知的化學元素有100多種,在工業中常用的鋼鐵材料中可以遇到的化學約二十多種。對于人們在于腐蝕現象作長期斗爭的實踐而形成的不銹鋼這一特殊鋼系列來說,最常用的元素有十幾種,除了組成鋼的基本元素鐵以外,對不銹鋼的性能與組織影響最大的元素是:碳、鉻、鎳、錳、硅、鉬、鈦、鈮、氮、銅、鈷等。這些元素中除碳、硅、氮以外,都是化學元素周期表中過渡族的元素。
實際上工業上應用的不銹鋼都是同時存在幾種以至十幾種元素的,當幾種元素共存于不銹鋼這一個統一體中時,它們的影響要比單獨存在時復雜得多,因為在這種情況下不僅要考慮各元素自身的作用,而且要主要它們相互之間的影響,因此不銹鋼的組織決定于各種元素影響的總和。
1.鉻在不銹鋼中的決定作用
決定不銹鋼屬性的元素只有一種,這就是鉻,每種不銹鋼都含有一定數量的鉻。迄今為止,還沒有不含鉻的不銹鋼。鉻之所以成為決定不銹鋼性能的主要元素,更笨的原因是向鋼中添加鉻作為合金元素以后,促使其內部的矛盾運動向有利于抵抗腐蝕破壞的方面發展。這種變化可以從以下方面得到說明:
1)鉻使鐵基固溶體的電極電位提高
2)鉻吸收鐵的電子使鐵鈍化
鈍化是由于陽極反映被阻止而引起金屬與合金耐腐蝕性能被提高的現象。構成金屬與合金鈍化的理論很多,主要有薄膜論、吸附論及電子排列論。
2.碳在不銹鋼中的兩重性
碳是工業用鋼的主要元素之一,鋼的性能與組織在很大程度上決定于碳在鋼中的含量及其分布的形式,在不銹鋼中的碳的影響尤為顯著。碳在不銹鋼中對組織的影響主要表現在兩方面,一方面碳是穩定奧氏體的元素,并且作用的程度很大(約為鎳的30倍),另一方面由于碳和鉻的親和力很大,與鉻形成一系列復雜的碳化物。所以,從強度與耐腐蝕性能兩方面來看,碳在不銹鋼中的作用是互相矛盾的。
總的來說,目前工業中獲得應用的不銹鋼的含碳兩都是比較低的,大多數不銹鋼的含碳量在0.1%~0.4%之間,耐酸鋼則以含碳0.1%~0.2%的居多。含碳量大于0.4%的不銹鋼僅占鋼號總數的一小部分,這是因為在大多數使用條件下,不銹鋼總是以耐腐蝕為主要目的。此外,較低的含碳量也是出于某些工藝上的要求,如易于焊接及冷變形等。
3.鎳在不銹鋼中的作用是在與鉻配合后才發揮出來的
鎳是優良的耐腐蝕材料,也是合金鋼的重要合金化元素。鎳在鋼中時形成奧氏體的元素,但低碳鎳鋼要獲得純奧氏體組織,含鎳量要達到24%;而只有喊鎳27%時才使鋼在某些介質中的耐腐蝕性能顯著改變。所以鎳不能單獨構成不銹鋼。但是鎳與鉻用時存在于不銹鋼中時,喊鎳的不銹鋼卻具有許多可貴的性能。
基于上面的情況可知,鎳作為合金元素在不銹鋼中的作用,在于它使高鉻鋼的組織發生變化,從而使不銹鋼的耐腐蝕性能及工藝性能獲得某些改善。
4.錳和氮可以代替鉻鎳不銹鋼中鎳
錳對于奧氏體的作用于鎳相似。但說的確切一些,錳的作用不在于形成奧氏體,而是在于它降低鋼的臨界淬火速度,在冷卻時增加奧氏體的穩定性,抑制奧氏體的分解,使高溫下形成的奧氏體得以保持到常溫。在提高鋼的耐腐蝕性能方面,錳的作用不大,如鋼中的含錳量從0到10.4%變化,也不使鋼在空氣中與酸中的耐腐蝕性能發生明顯的改變。這是因為錳對提高鐵基固溶體的電極電位的作用不大,形成的氧化膜的防護作用也很低,所以工業上雖有以錳合金的奧氏體(如40Mn18Cr4,50Mn18Cr4Wn、ZGMn13鋼等),但它們不能作為不銹鋼使用。錳在鋼中穩定奧氏體的作用約為鎳的二分之一,即2%的氮在鋼中的作用也是穩定奧氏體,并且作用的成都比鎳還要大。例如,欲使喊18%鉻的鋼在常溫下獲得奧氏體組織,以錳和氮代鎳的低鎳不銹鋼與元鎳的鉻錳氮不銹鋼,目前已在工業中獲得應用,有的已成功地代替了景點的18-8鉻鎳不銹鋼。

鈦(Ti)元素
5.鈦和鈮
不銹鋼中加鈦或鈮是為了防止晶間腐蝕。
6.鉬和銅
可以提高某些不銹鋼的耐腐蝕性能。
7.硅
形成鐵素體的元素,在一般不銹鋼中為常存雜質元素。
8.磷
在一般不銹鋼中都是雜質元素,但其在奧氏體不銹鋼中的危害性不像在一般鋼中那樣顯著,故含量可允許高一些,如有的資料提出可達0.06%,以利于冶煉控制。個別的含錳的奧氏體鋼的含磷量可達0.06%(如2Cr13NiMn9鋼)以至0.08%(如Cr14Mn14Ni鋼)。利用磷對鋼的強化作用,也有加磷作為實效櫻花不銹鋼的合金元素,PH17-10P鋼(含0.25%磷)乃至PH-HNM鋼(含0.3%磷)等。

硒(Se)元素
9.硫和硒
在一般不銹鋼中也是常有雜質元素。但向不銹鋼中加0.2~0.4%的硫,可提高不銹鋼的切削性能,硒也具有同樣的作用。硫和硒提高不銹鋼的切削性能,是因為它們降低不銹鋼的韌性,例如一般18-8鉻鎳不銹鋼的沖擊值可達30公斤/平方厘米。含0.31%硫的18-8鋼(0.084%C、18.15%Cr、9.25%Ni)的沖擊值為1.8公斤/平方厘米;含0.22%硒的18-8鋼(0.094%C、18.4%Cr、9%Ni)的沖擊值為3.24公斤/平方厘米。硫與硒均降低不銹鋼的耐腐蝕性能,所以實際應用它們作為不銹鋼的合金化元素的很少。
所以從以上的簡述中,可以看出來,元素的多少含量對于不銹鋼的作用都是不同的,所以我們需要利用專業的儀器來仔細檢測。創想直讀光譜儀以迅速快捷的檢測方式滿足客戶的檢測需求,是鑄造企業的好幫手。