錳和鎳一樣都是促使形成奧氏體的合金元素,因而可以代替鎳(或部分代替),但是錳本身并不耐蝕,因此在不銹鋼中不能單獨(dú)使用錳作為合金元素。
錳對奧氏體的作用與鎳相似,不在于形成奧氏體,而是降低鋼的臨界冷卻速度,在冷卻時增加奧氏體的穩(wěn)定性,抑制奧氏體的分解,使高溫下形成的奧氏體能夠保持到常溫。在提高鋼的耐蝕性方面,錳的作用不大,這是因?yàn)殄i對提高鐵基固溶體電極電位的作用不大,形成氧化膜的防護(hù)作用也很低,所以工業(yè)上雖有錳合金化的奧氏體鋼(如7Mn15Cr2A13V2WMo、5Mn15Cr8Ni5Mo3V2、40Mn18Cr4、50Mn18Cr4WN等),但它們不能作為不銹鋼使用,所以它們都不是不銹鋼。
完全用錳代替不銹鋼中的鎳,是不能解決鋼的耐腐蝕問題,這是因?yàn)殂t錳鋼要獲得完全奧氏體組織,除了鉻與錳的適當(dāng)含量以外,還應(yīng)當(dāng)考慮碳的含量。當(dāng)鋼中碳含量低時,將很難得到完全奧氏體組織。如果提高鋼中的碳含量,將會降低鋼的耐蝕性。再者,鉻錳不銹鋼在500~800℃加熱后,鋼的抗晶間腐蝕能力將會很低,加入鈦和鈮也不能降低它對晶間腐蝕的敏感性。因此,目前應(yīng)用較多的是在18-8鉻鎳型奧氏體不銹鋼的基礎(chǔ)上,以錳代替部分鎳或采用同時加錳和氮的方法來代替全部鎳,以及用錳和氮代鎳的低鎳不銹鋼與無鎳的鉻-錳-氮不銹鋼,如 12Cr17Mn6Ni5N(201)、20Cr15Mn15Ni2N 和26Cr18Mn12Si2N等。而且,目前已經(jīng)納入國家標(biāo)準(zhǔn)并獲得應(yīng)用,有的可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的18-8型鉻鎳不銹鋼,如10Cr17Mn9Ni4N和20Cr13Mn9Ni4,具有良好的耐大氣腐蝕性。
氮是奧氏體穩(wěn)定元素,可提高鋼的強(qiáng)度。在奧氏體不銹鋼或奧氏體-鐵素體不銹鋼中,能增強(qiáng)耐點(diǎn)蝕及縫隙腐蝕性,并減少金屬間。相在高溫或焊接時析出的機(jī)會。同時,以氮和錳的復(fù)合合金代替昂貴的鎳,還有提高氮溶解度的優(yōu)點(diǎn)。錳與氮的綜合作用還可取代不銹鋼中的鎳,從而創(chuàng)新和發(fā)展了新型的Cr-Mn-N不銹耐酸鋼。以錳和氮代鎳的低鎳不銹鋼和無鎳的鉻錳氮不銹鋼,目前已在工業(yè)上獲得應(yīng)用。這類鋼的典型牌號是12Cr17Mn6Ni5N(201),它比06Cr19Ni10(304)牌號的奧氏體不銹鋼具有更高的強(qiáng)度和耐蝕性。