合金元素在不銹鋼管中與碳的作用是什么

根據(jù)合金元素在不銹鋼管中與碳的作用，可將合金元素分為兩大類：首先是非碳化物形成元素一般合金元素如鎳、鉆、鋁、銅、硅、氮等在不銹鋼管中不能與碳形成碳化物，它們常溶入鐵中形成固溶體。或者有時形成金屬間化合物，其中硅還具有能促進碳化物分解（石墨化）的作用，這類合金元素被稱為非碳化物形成元素。其次是碳化物形成元素另一類合金元素，按照它們與碳的親和力由強到弱的順序有鈦，鋯、鈮、釩、鉬、鎢、鉻、錳及鐵等，能與碳形成碳化物，所以被稱為碳化物形成元素。這些元素都是元素周期表中的過渡族元素，有一個未填滿的次電子層，它與碳作用時，碳原子將其價電子填入此層，產(chǎn)生強的金屬鍵，也有可能產(chǎn)生部分共價鍵。其中鐵的碳化物(Fe3C）穩(wěn)定性最小，鈦的碳化物(TiC)穩(wěn)定性最大。鈦、鋯，鈮、釩稱為強碳化物形成元素，鉻、錳、鐵為弱碳化物形成元素。

按照晶體點陣型式的不同可將碳化物分為兩大類：首先是簡單點陣碳化物碳原子半徑與合金元素原子半徑的比值小于0.59時，形成簡單點陣的間隙相碳化物。這類碳化物有TiC、ZrC、VC(v4c3)、WC、MoC、NbC以及W2C、M02C等。它們具有簡單的晶格，一般屬于立方晶格或六方晶格，是由金屬離子按金屬鍵結(jié)合的方式構(gòu)成。因為碳原子存在于簡單晶格的間隙中，致使碳化物具有金屬鍵和金屬性質(zhì)。這類碳化物具有很高的熔點（達3000℃以上），穩(wěn)定性高，加熱時不易溶入奧氏體不銹鋼管中，對相變的影響較小。其次是復(fù)雜點陣碳化物碳原子半徑與合金元素原子半徑的比值大于0.59時，形成復(fù)雜點陣的碳化物。這類碳化物有Fe℃（正交點陣）、Mn℃（正交點陣）、Cr7C3（三角點陣）、Cr23C6（復(fù)雜立方點陣）。它們主要是鐵、錳、鉻的碳化物，溶點和穩(wěn)定性都較低，加熱時易熔入奧氏體和參與奧氏體相變，故對相變過程影響較大。復(fù)合碳化物在有的合金鋼中還可以形成三元或多元的復(fù)合碳化物。例如Fe3W3C、Fe3Mo3C，其中鐵同鎢或鉬的比例可以改變(Fe4W2C、Fe2W4C；Fe4Mo2C、Fe2Mo4C)，但鐵和金屬原子的總和同碳的比例是固定不變的，為六比一，這兩種碳化物的晶體結(jié)構(gòu)均為復(fù)雜立方點陣。