碳元素的多重功用

1.碳元素的有益作用

（1）形成和稳定钢中的奥氏体组织 在超低碳奥氏体不锈钢中，碳是强烈形成、稳定和扩大γ相区的元素，其形成奥氏体的能力与氮相同，是镍的30倍。在钢中，C与N、Ni、Mn等元素共同作用，保持钢的奥氏体组织稳定。但是，随着氮的应用，碳的作用将减弱。

（2）碳的固溶强化作用 碳为间隙原子，具有小的原子半径，可以溶入具有面心立方晶格的γ固溶体中，使其强化。所以，碳能显著提高奥氏体不锈钢的强度。但是，在超低碳奥氏体不锈钢中，随着含碳量的降低，碳的固溶强化作用明显减弱。表5-4中数据很好的证明了这个问题。

表5-4 奥氏体镍铬不锈钢含碳量与力学性能的关系

注：表中数据含碳量为不大于，力学性能为不小于。(www.xing528.com)

2.碳的有害作用

（1）降低钢的耐蚀性能 碳的主要危害是降低不锈钢的耐蚀性能。因为室温下，碳在奥氏体镍铬不锈钢中的溶解度小于0.010%。钢中过量的碳会与铬结合，形成碳化铬Cr₂₃C₆和Cr₇C₃，并沿晶界析出，导致晶界区贫铬，产生晶间腐蚀并降低耐蚀性。因此，在不锈钢中力求降低含碳量，越低越好。

（2）降低钢的焊接性 碳是焊后形成焊缝热裂纹的主要元素。碳还增加磷、硫等有害元素的偏聚，使局部形成低熔点共晶的几率增加，从而导致焊后焊缝热裂纹的产生。

总之，在焊接用的超低碳奥氏体镍铬不锈钢中，在有氮存在的条件下（允许氮的质量分数为0.04%～0.10%），碳已成为有害杂质元素。应当尽量降低在钢中的含量，使焊材钢保持优良的耐蚀性、焊接性和力学性能。