隨著世界經濟的發展,科學技術的進步,不銹鋼作為不銹耐蝕的功能材料、現代結構材料及綠色環保材料已大步進人了工業、商業、家居生活等各個領域,因此我們很有必要全面了解不銹鋼的材料和其在多方面所具有的優異性能。
絕大多數金屬都是一種主要金屬元素和一種或多種添加的元素所形成的合金。一般情況下,固態金屬和合金都是由不規則排列的晶粒構成,這些晶粒有著確定的晶體結構。所有不同種類的不銹鋼都是鉻含量在11%以上的鐵基合金,許多鋼種還含有鎳、鉬、錳、氮和其他合金元素。不銹鋼中以晶體結構的不同分為鐵素體、奧氏體和馬氏體,或其中兩種或多種的組織,不銹鋼的許多特性都取決于它們的晶體結構。圖2-1是這些晶體結構的示意圖。圖中的黑點表示原子,劃直線是為了能看清楚其結構。
鐵素體是常溫下鐵和低碳合金的基本晶體結構(體心立方)。假設一個立方體,它的8個角和幾何中心點各有一個原子。在晶粒中這樣的立方體以三維的形式重復出現直到碰到一個不同方向的晶粒。兩種晶粒相接之處被稱之為晶界。晶界由許多方面構成,包括界面、缺陷、雜質及其他物質的晶粒。它們很復雜,而且在金屬的機械性能和腐蝕性方面起著重要的作用。
奧氏體在高溫(>800℃)下鐵的晶體結構(面心立方)。在奧氏體中,除像鐵素體立方體的每個角都有一個原子外,立方體六個面的每個面的幾何中心都有一個原子。如果在鐵或鐵鉻合金中單獨加入鎳、錳、氮或碳或加人其中的幾種,該面心立方的排列在常溫下將處于穩定狀態。
馬氏體在常溫下具有穩定的結構,與鐵素體和奧氏體相比,更接近于鐵素體,它也是體心立方結構,但是立方體的一個軸被延長,也就是一個晶體有三個軸成直角,兩個邊相等,一個邊不等(四方體)。對鐵素體或奧氏體的立方晶體進行熱處理或冷作就會出現這樣的情況。馬氏體在三種晶體結構中最硬,強度最好,同時又最難焊接。實際上這種合金很少進行變形處理。