鎳鉻合金鋼俗稱不銹鋼，是現(xiàn)代重要的工業(yè)材料之一，具有良好的耐腐蝕性、較高的塑性和韌性，廣泛應(yīng)用于機械、石油、化工、食品、醫(yī)藥等行業(yè)。同時，鎳鉻合金鋼是一個范圍很大的特殊鋼系列，下面將以鉻鎳系奧氏體不銹鋼為例，揭開它不銹的奧秘。
不論不銹鋼板還是耐熱鋼板，奧氏體型的鋼板的綜合性能最好，既有足夠的強度，又有極好的塑性同時硬度也不高，這也是它們被廣泛采用的原因之一。奧氏體型不銹鋼同絕大多數(shù)的其它金屬材料相似，其抗拉強度、屈服強度和硬度，隨著溫度的降低而提高；塑性則隨著溫度降低而減小。其抗拉強度在溫度15~80°C范圍內(nèi)增長是較為均勻的。更重要的是：隨著溫度的降低，其沖擊韌度減少緩慢，并不存在脆性轉(zhuǎn)變溫度。所以不銹鋼在低溫時能保持足夠的塑性和韌性。不銹鋼的耐熱性能是指高溫下，既有抗氧化或耐氣體介質(zhì)腐蝕的性能即熱穩(wěn)定性。
鉻的影響
鉻是奧氏體不銹鋼中最主要的合金元素，奧氏體不銹鋼的不銹性和耐蝕性的獲得主要是由于在會質(zhì)作用下，鉻促進了鋼的鈍化并使鋼保持穩(wěn)定鈍態(tài)的結(jié)果。在奧氏體不銹鋼中，鉻是強烈形成并穩(wěn)定鐵體的元素，縮小奧氏體區(qū)，隨著鋼中含量增加，奧氏體不銹鋼中可出現(xiàn)鐵素體（δ）組織，研究表明，在鉻鎳奧氏體不銹鋼中，當(dāng)碳含量為0.1%，鉻含量為18%時，為獲得穩(wěn)定的單一奧氏體組織，所需鎳含量最低，約為8%，就這一點而言，常用的18Cr—8Ni型鉻鎳奧氏體不銹鋼是含鉻，鎳量配比最為適宜的一種。
鉻是強碳化物形成元素，在奧氏體不銹鋼中也不例外，奧氏體不銹鋼中常見的鉻碳化物有Cr23C6；當(dāng)鋼中含有鉬或鉻時，還可見到期Cr6C等碳化物，它們的形成在某些條件下對鋼的性能會產(chǎn)生重要影響。一般來說，只要奧氏體不銹鋼保持完全奧氏體組織而沒有δ鐵素體等的形成，僅提高鋼中鉻含量不會對力學(xué)性能有顯著影響，鉻對奧氏體不銹鋼性能影響最大的是耐蝕性，主要表現(xiàn)為：鉻提高鋼的耐氧化性介質(zhì)和酸性氯化物介質(zhì)的性能；在鎳以及鉬和銅復(fù)合作用下，鉻提高鋼耐一些還原性介質(zhì)，有機酸，尿素和堿介質(zhì)的性能；鉻還提高鋼耐局部腐蝕，比如晶間腐蝕，點腐蝕，縫隙腐蝕以及某此條件下應(yīng)力腐蝕的性能。對奧氏體不銹鋼晶間腐蝕敏感性影響最大的因素是鋼中碳含量，其他元素對晶間腐蝕的作用主要視其對碳化物的溶解和沉淀行為的影響而定，在奧氏體不銹鋼中，鉻能增大碳的溶解度而降低鉻的貧化度，因而提高鉻含量對奧氏體不銹鋼的耐晶間腐蝕是有益，鉻非常有效地改善奧氏體不銹鋼的耐點腐蝕及縫隙腐蝕性能，當(dāng)鋼中同時有鉬或鉬及氮存在時，鉻的這種有效性大加強，雖然根據(jù)研究鉬的耐點腐蝕及縫隙腐蝕的能力為鉻的3倍左右，氮為鉻的30倍，但是大量研究，奧氏體不銹鋼中如果沒有鉻或者鉻含量較低，鉬及氮的耐點腐蝕與縫隙腐蝕作用便會喪失或不夠顯著。
鎳的影響
鎳是強烈穩(wěn)定奧氏體且擴大奧氏體相區(qū)的元素，為了獲得單一的奧氏體組織，當(dāng)鋼中含有0.1%碳和18%鉻時所需的最低鎳含量約為8%，這便是最著名18-8鉻鎳奧氏體不銹鋼的基本分，奧氏體不銹鋼中，隨著鎳含量的增加，殘余的鐵素體可完全消除，并顯著降低σ相形成的傾向；同時馬氏體轉(zhuǎn)烴溫度降低，甚至可不出現(xiàn)λ→M相變，但是鎳含量的增加會降低碳在奧氏體不銹鋼中的溶解度，從而使碳化物析出傾向增強。
鎳對奧氏體不銹鋼特別是對鉻鎳奧氏體不銹鋼力學(xué)性能的影響，主要是由鎳對奧氏體穩(wěn)定性的影響來決定，在鋼中可能發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的鎳含量范圍內(nèi)，隨著鎳含量的增加，鋼的強度降低而塑性提高，具有穩(wěn)定奧氏體組織的鉻鎳奧氏體不銹鋼韌性（包括極低溫韌性）非常優(yōu)良，因而可作為低溫鋼使用，這是眾所周知的，對于具有穩(wěn)定奧氏體組織的鉻錳奧氏體不銹鋼，鎳的加入可進一步改善其韌性。鎳還可顯著降低奧氏體不銹鋼的冷加工硬化傾向，這主要是由于奧氏體穩(wěn)定性增大，減少以至消除了冷加工過程中的馬氏體轉(zhuǎn)變，同時對奧氏體本身的冷加工硬化作用不太明顯，不銹鋼冷加工硬化傾向的影響，鎳降低奧氏體不銹鋼冷加工硬化速率，與降低鋼的室溫及低溫強度，提高塑性的作用，決定了鎳含量的提高有利于奧氏體不銹的冷加工成形性能，提高鎳含量還可減少以至消除18-8和17-14-2型鉻鎳奧氏體不銹鋼中的δ鐵素體，從而提高其熱加工性能，但是，δ鐵素體的減少對這些鋼種的可焊接性不利會增大焊接熱裂紋絲傾向。此外，鎳還可顯著提高鉻錳氮（鉻錳鎳氮）奧氏體不銹鋼的熱加工性能，從而顯著提高鋼的成材率，在奧氏體不銹鋼中，鎳的加入以及隨著鎳含量的提高，導(dǎo)致鋼的熱力學(xué)穩(wěn)定性增加，因此奧氏體不銹鋼具有更好的不銹性和耐氧化性介質(zhì)的性能，且隨著鎳含量增加，耐還原性介質(zhì)的性能進一步得到改善.值得指出，鎳還是提高奧氏體不銹耐許多介質(zhì)穿晶型應(yīng)力腐蝕的唯一重要元素，在各種酸介質(zhì)中鎳對奧氏體不銹鋼耐蝕性能的影響，需要指出，在高溫高壓水中的一些條件下，鎳含量的提高導(dǎo)致鋼和合金的晶間型應(yīng)力腐蝕敏感性增加，但是這種不利作用會由于鋼及合金中鉻含量的提高而獲得減輕或受到抑制.隨磁卡奧氏體不銹鋼中鎳含量的提高，其產(chǎn)生晶間腐蝕的臨界碳含量降低，即鋼的晶間腐蝕敏感性增加，至于對奧氏體不銹鋼耐點腐蝕及縫隙腐蝕的性能，鎳的作用并不顯著，此外，鎳還提高奧氏體不銹鋼的高溫抗氧化性能，這主要與鎳改善了鉻的氧化膜的成分，結(jié)構(gòu)和性能降低，并且鎳含量越高越有害，這主要是由于鋼中晶界處低熔點硫化鎳所致，一般來說，簡單的鉻鎳（及鉻錳氮）奧氏體不銹鋼僅用于要求不銹性和耐氧化性介質(zhì)（比如硝酸等）的使用條件下，鉬作為奧氏體不銹鋼中的重要合金元素加入到鋼中使其使用范圍進一步擴大，鉬的作用主要是提高鋼在還原性介質(zhì)。