2520不銹鋼管中合金元素的作用有哪些

 2520不銹鋼管中的主要元素有鉻、鎳、錳、硅、碳、氮等，各元素的主要作用闡述如下，由于鈮元素在2520不銹鋼管中的作用是本文主要研究對象，因此單獨對其闡述。

一、鉻元素

 鉻元素是2520不銹鋼管的主要合金元素，為了提高2520不銹鋼管在高溫應用下的抗氧化性，其鉻含量一般控制在25%左右。鉻是鐵素體形成元素，過多的鉻元素會導致鑄造、焊接過程中生成δ-鐵素體，無法得到全奧氏體組織。同時，鉻會促進M23C6、Cr2N和Z相的析出，M23C6和Cr2N會在晶界形成膜狀結構，不但降低合金的韌脆性，而且會導致晶界貧鉻，從而增大不銹鋼的晶間腐蝕的敏感性。

二、鎳元素

 鎳元素是奧氏體穩定化元素，為了得到全奧氏體組織，一般加入20%左右的鎳元素。鎳還可以提高不銹鋼表面膜的穩定性，進而提高不銹鋼的抗腐蝕性能。有研究表明，在20-25Cr鋼中加入20%的鎳最為合適。

三、錳元素

 錳元素也是奧氏體穩定化元素，鎳元素價格較高，為了降低生產成本，現在很多鋼種通過加入錳來代替鎳元素。此外，錳可以提高氮在奧氏體中的固溶度。

四、碳元素

 碳是間隙型原子，其固溶強化效果僅次于氮元素，并且適量的碳能與鈮和釩等元素形成MC型碳化物，這些碳化物彌散分布在基體上，對晶粒起釘扎作用，能夠抑制晶粒長大，但是加入過量的碳會導致大尺寸的MC從液相中析出（一次MC相），這些一次MC一般在晶界處析出，降低了合金的韌塑性；同時大量碳元素的加入會促進M23C6的大量析出，導致材料抗腐蝕性能和韌性下降。

五、氮元素

 氮元素是奧氏體化元素，其間隙固溶強化作用最強。2520不銹鋼管在長時間時效后有sigma相生成，浙江至德鋼業有限公司通過對不同氮含量的2520不銹鋼管的金相的觀察及熱力學計算發現氮能夠抑制sigma相的生成。氮能夠促進Z相的生成，在長時間時效下，例如HR3C在750℃時效500h后會析出Z相。在9~12Cr%鋼中，Z相會降低材料的高溫（700℃）韌性，目前Z相對奧氏體不銹鋼作用還不明確。高氮不銹鋼在焊接中會產生氮化物，降低焊接性能。

六、釩元素

 2520不銹鋼管中不含釩元素，但微合金鋼中常常使用釩作為微合金化主要元素，與其它微合金相比，釩元素在800℃以上時有較高的固溶度，因此含釩的析出相主要在800℃以下起強化作用。VN在奧氏體和鐵素體中固溶都比VC低很多，熱力學計算和實驗都表明VN先于VC析出。釩(C,N)析出物一般會在700℃左右的溫度區間析出。細小彌散的釩(C,N)會釘扎在晶界和晶內，提高材料強度。此外，釩會固定氮元素，改善焊接性能。