碳元素的重要作用探析

1.碳对钢的组织结构的作用

碳是与铬共同搭配组成马氏体铬不锈钢的重要元素。碳是奥氏体形成元素，是使钢在高温下保持奥氏体组织的主要元素。在Fe-Cr合金中加入碳后，在高温下才能得到γ相或γ+α相，淬火后在室温下获得马氏体。因此，在马氏体铬不锈钢中，碳的重要作用之一，就是同铬搭配，使钢在室温下具有稳定的马氏体组织。

2.碳对钢力学性能的影响

钢中含铬量一定时，随着钢中碳含量的增加，淬火后强度和硬度升高。图3-2示出碳对马氏体铬不锈钢（Cr的质量分数为15.5%～16.0%）淬火硬度的影响。表3-2列出碳对Cr13型马氏体铬不锈钢力学性能的影响。从表中可知：随着含碳量的增加，钢的强度显著升高、塑性下降。Cr13型钢中碳的质量分数大于0.35%后，钢的脆化倾向明显增大。

图3-2 碳对马氏体铬不锈钢淬火硬度的影响

表3-2 碳对Cr13型马氏体铬不锈钢力学性能的影响

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3.碳对钢的耐蚀性的影响

随着钢中含碳量增加，钢中碳化铬数量增多，维持耐蚀性的游离铬原子数量减少，钢的耐蚀性下降。因此，钢中含碳量越高，耐蚀性越差。

4.碳对钢焊接性的影响

随着钢中含碳量的增加，钢的焊接性下降。中、高碳马氏体铬钢不能进行焊接。

钢中碳的质量分数超过0.20%的马氏体铬不锈钢，焊后在焊缝和热影响区内析出大量的碳化铬和马氏体，导致焊缝和热影响脆化并产生裂纹。

低碳马氏体铬不锈钢可以焊接。焊前应预热至200～400℃，焊后进行650～720℃退火。