鎳是形成和穩定奧氏體的主要元素，但屬于較為稀缺和昂貴的金屬。為此發展了以錳、氮代鎳的不銹鋼。早在20年代末已開始了Fe-Cr-Mn系不銹鋼的研究。30年代鉻錳奧氏體不銹鋼已經出現，40年代開始小量生產。50年代一些國家（包括我國在內）開展了大量研究工作，美國的Cr-Mn-Ni-N系奧氏體不銹鋼于1955年列入標準（AISI 201,202）并推廣應用。我國于1956年開始仿制。有關鉻錳奧氏體和雙(shuang)相(xiang)不銹鋼種部分情況已于雙相鋼中作了簡介，1959年開始列入標準（YB10-59）。


  鉻錳奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼，也稱為節鎳(nie)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼。可分(fen)為無鎳(nie)和(he)部(bu)分(fen)代鎳(nie)兩類。其(qi)奧氏(shi)體(ti)的形成和(he)穩定化(hua)，主要依(yi)靠錳和(he)氮來(lai)代替鎳(nie)。


1. Cr-Mn和Cr-Mn-N系奧氏體不(bu)銹鋼


  在(zai)大于15％Cr的鉻(ge)錳(meng)鋼中，不能只(zhi)用增加錳(meng)量的辦(ban)法來(lai)獲得(de)單相(xiang)（純）的奧氏(shi)體組織(zhi)。并且錳(meng)使σ相(xiang)區的邊界(jie)向(xiang)含鉻(ge)量較低的方向(xiang)移(yi)動，會引起脆性(xing)，其形成(cheng)過程比鉻(ge)鎳(nie)鋼快(kuai)得(de)多。為了獲得(de)室溫下純奧氏(shi)體組織(zhi)，只(zhi)有在(zai)鉻(ge)含量小于14～15％時，經過1100～1150℃固溶水(shui)淬(cui)后才能實現。


  在Cr-Mn鋼(gang)的(de)基礎上，加(jia)入0.25％以(yi)下的(de)氮(dan)，即無鎳Cr-Mn-N鋼(gang)，也(ye)不能(neng)在鉻(ge)含量高(gao)于15％時獲得純奧(ao)氏體組織。除非將氮(dan)含量提高(gao)至0.35～0.45％以(yi)上，這往往在鑄錠中產生嚴重氣泡。（一般普通18-8不銹鋼(gang)的(de)正常氮(dan)含量為0.03～0.06％，如在氬氧精煉時用(yong)部分氮(dan)代替氬氣，則可達0.06～0.09％N）。


 肖紀美(mei)等(deng)研究確定，在5～14％Mn的Cr-Mn-N鋼(gang)(gang)中，為在1150℃固溶處理溫(wen)度下獲得單(dan)相奧氏體組(zu)織所需要(yao)的C＋N的最小含量(liang)(liang)與(yu)鋼(gang)(gang)中鉻含量(liang)(liang)的關(guan)系(xi)式為


    C+N=0.078(Cr-12.5)


   式中(zhong) C、N和Cr均表示相(xiang)應(ying)元素在鋼中(zhong)的含量，％；



2. Cr-Mn-Ni和Cr-Mn-Ni-N系(xi)奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)


  當鉻含量高于(yu)15％時，在Cr-Mn-N的基礎上，加(jia)入少量鎳，便可獲(huo)得純奧(ao)氏(shi)體組織(zhi)（見(jian)圖(tu)1-2-7）。


7.jpg


  可以看出，通(tong)常作(zuo)為(wei)奧氏(shi)體形(xing)成元素的(de)錳(meng)，當鉻含量大(da)于15％時(shi)，形(xing)成奧氏(shi)體的(de)主要元素是(shi)氮和鎳，而錳(meng)的(de)作(zuo)用是(shi)增加氮在鋼(gang)中(zhong)的(de)溶解度和穩(wen)定奧氏(shi)體（35］。


  此類鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)為(wei)純（單相(xiang)）奧氏(shi)體(ti)組(zu)織時，無(wu)磁(ci)性(xing)。它具(ju)有(you)較高的(de)屈(qu)服強(qiang)度和良好(hao)的(de)深沖性(xing)能。添(tian)加銅可改善其冷變(bian)形性(xing)能。鉻錳奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)耐蝕(shi)性(xing)主(zhu)要(yao)取決于鉻含(han)量。即(ji)使含(han)17～18％Cr的(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)，在(zai)化學介質(zhi)中一般仍不(bu)如18-8鉻鎳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。但(dan)某些(xie)含(han)鉬鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)在(zai)醋(cu)酸等(deng)有(you)機酸或尿素介質(zhi)中具(ju)有(you)較好(hao)的(de)耐蝕(shi)性(xing)能。鉻錳奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)主(zhu)要(yao)缺點(dian)是存在(zai)敏化態晶(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)。因熱處理不(bu)當或經焊接(jie)后(hou)，在(zai)某些(xie)介質(zhi)中會產(chan)生晶(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)。因此，其推廣應(ying)(ying)用受到(dao)一定的(de)限制。采用超低碳，可以改善耐晶(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)性(xing)能。鉻錳雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)比(bi)其奧氏(shi)體(ti)型鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)耐晶(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)性(xing)能優(you)良，但(dan)加工等(deng)生產(chan)工藝困難。比(bi)較成熟，應(ying)(ying)用廣泛的(de)典(dian)型鉻錳奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)是GB1Cr18Mn8Ni5N（相(xiang)當美國AISI202）鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。