不锈钢断裂的基本分析

不锈钢主要由铁-铬、铁-铬-镍合金和其它改善力学性能与抗蚀能力的元素组成。不锈钢防蚀是因为在金属表面生成了可防止进一步氧化的铬氧化物—不可渗透层。

因此，不锈钢在氧化气氛中能防止腐蚀并使铬氧化物层得到强化。但在还原气氛中，铬氧化层受到损害。抗蚀性随着铬、镍含量增加而增加。镍可全面提升铁的钝化性。

增加碳是为了改善力学性能和保证奥氏体不锈钢性能的稳定。一般说来，不锈钢利用显微组织进行分类。

马氏体不锈钢。属于铁-铬合金，可进行奥氏体化和后序热处理生成马氏体。通常含铬12%，含碳0.15%。

铁素体不锈钢。含铬约14%～18%，碳0.12%。因为铬是铁素体的稳定剂，奥氏体相被超过13%的铬彻底抑制，因而是完全的铁素体相。

奥氏体不锈钢。镍是奥氏体的强稳定剂，因此，在室温、低于室温或高温状态下，镍含量为8%，铬含量为18%（300型）能使奥氏体相非常稳定。奥氏体不锈钢类似于铁素体型，不能通过马氏体转变而硬化。

铁素体和马氏体不锈钢特征，如晶粒尺寸等与同级别的其它铁素体钢和马氏体钢相似。

奥氏体不锈系FCC结构，在冷冻温度下都不可能解理断裂。大型件冷轧80%后，310型不锈钢有极高的屈服强度和缺口敏感性，甚至在温度低至-253℃还具有1.0的缺口敏感性比。因此，可用于导弹系统的液氢贮存箱。相似的301型不锈钢可用于温度低至183℃的液氧贮存箱。但在这些温度以下是不稳定的，如发生任何塑性变形，不稳定的奥氏体都会变成脆性的非回火马氏体。绝大多数奥氏体钢用于防腐环境，被加热至500～900℃温度范围，铬碳化物会沉淀在奥氏体晶界，结果使晶界附近范围内的铬层被完全耗尽。该部位非常容易受到腐蚀和局部腐蚀，如果存在应力，还可导致晶脆性断裂。

为了减轻上述危害，可加入少量性能强于铬碳化物的元素，例如钛或铌，与碳形成合金碳化物，防止铬被耗尽和随之而致的应力腐蚀裂纹。常称这种处理为“稳定化处理”。

奥氏体不锈钢也常用于高温，如压力容器，防止和满足抗腐蚀和抗蠕变。某些钢种因为在焊后热处理和高温环境下对热影响区及其附近的裂纹十分敏感。所以，当焊接再加热时，受高温作用，铌或钛碳化物会在晶粒内和晶界沉淀，导致裂纹产生而影响使用寿命，这必须给予高度重视。