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    鉻鎳奧氏體耐酸不銹鋼管雖然具有很多優點，但是含鎳量比較高，鎳在世界范圍內都是比較缺乏的金屬，因此促使人們研究和生產低鎳和無鎳的耐酸不銹鋼管，以解決缺少鎳的矛盾。許多國家從20年代即開始了低鎳和無鎳不銹鋼的研究，至50年代這一研究擴大至更多的國家，而工作的重點則是以錳和氮來取代經典的18-8型鉻鎳耐酸不銹鋼管中的鎳。

    迄今，研究和應用的低鎳和無鎳奧氏體耐酸不銹鋼管，基本上可分為三種類型：僅以錳代鎳的簡單成分的鉻錳不銹鋼；在18-8鉻鎳鋼基礎上以錳或錳和氮代替部分鎳，仍保留一部分鎳的低鎳不銹鋼；以錳和氮取代全部鎳的無鎳的鉻錳氮不銹鋼。這三種類型的不銹鋼基本上反映了以錳和氮代鎳的發展過程，以下我們就按這個順序討論它們的性能和組織。

    以錳代鎳的簡單成分的鉻錳奧氏體不銹鋼的性能與組織

    關于錳穩定奧氏體的作用，我們在第一章里已作了討論。用錳代鎳的奧氏體鉻錳鋼，開始時含鉻量均比較低，如Mn17Cr7Ti，Mn17Cr10V．Mn17Cr7MoV鋼等，是為了代替18-8鉻鎳奧氏體鋼作工作溫度為650℃的熱強鋼使用的，其中Mn17Cr7MoV鋼在650℃的持久強度每毫米8分鐘。因為它們的含鉻量低不能用作耐酸不銹鋼管，而提高鋼中的鉻量至耐酸不銹鋼所需的水平，卻碰到一系列的困難，其中最重要。的是僅以錳合金化的鉻錳不銹鋼，不能獲得純奧氏體的組織。

    圖6-1為Fe-Cr-Mn系合金相圖含鉻18%的截面。含錳大于3%的合金是由奧氏體和鐵素體組成的；不管加熱溫度如何，增加含錳量至30%，也不能獲得純奧氏體組織。只有在含鉻不超過12—15%和15%錳時，才能使含碳0.1%的鉻錳鋼自1000～1050℃迅速冷卻得到純奧氏體組織。當含鉻量大于14～15%、一碳量小于0. 2%時，無論含錳多少也不能使鋼獲得純奧氏體組織。

可見，如使簡單的鉻錳不銹鋼得到純奧氏體組織，或者是降低含鉻量，或者是提高含碳量，而這兩種做法都是不利于鋼的耐腐蝕性能的。所以，雖然在國外也有用含0.1-0.2%碳、18%錳及9%鉻的鋼制造餐具，但實際上其含鉻量已降至不銹鋼所需的極限含鉻量以下了。

    鉻錳不銹鋼管的耐腐蝕性能，主要決定于鋼中的含鉻量，只有在鋼中的含鉻量接近于18-8鉻鎳奧氏體鋼的水平時，鉻錳鋼的耐腐蝕性能才接近于18-8鉻鎳奧氏體鋼。從圖6 4還可以看出鉻錳鋼的耐腐蝕性能，隨鋼中含錳量增加而降低，并且表現在含鉻低于10%時更為顯著。

    鉻錳奧氏體不銹鋼管，在500～800℃短期加熱以后，對晶間腐蝕很敏感。向鋼中加入穩定碳化物的元素如鈦、鈮、鉭等，并不能降低鋼對晶間腐蝕的敏感性。相反，由于這些元素的封閉或縮小y區的作用，使鉻錳鋼獲得純奧氏體的極限含鉻量降低，增加鋼中的鐵素體數量。

    雖然鉻錳不銹鋼的機械性能可以接近或者超過18--8鉻鎳鋼的水平，如含15%鉻和15%錳的鋼，自1100～1200℃水冷后的機械性能可達：70-80公斤/毫米2，d=40～50%，aK= 20～30。但鉻錳不銹鋼在回火時，由于發生d-A的轉變而出現很大的脆性。

    由圖1可知，含鉻18%、含錳大于8%的合金，加熱至600—700℃范圍時即出現A相。與鉻鎳奧氏體不銹鋼不同的是，錳使鋼產生a相的極限含鉻量降低，并且Fe-Cr-Mn系的A相可溶解大量（達35%）的錳，在Fe-Cr-Ni系中，d相只能溶解約10%鎳。

    鉻錳不銹鋼中的A相是由組織中的鐵素體轉變而成的，其轉變過程是先由鐵素體中析出奧氏體，然后在剩余鐵素體中產生A相。

   鉻錳不銹鋼中A相的析出過程比鉻鎳不銹鋼管要強烈得多。通常在600-800℃加熱幾十分鐘或幾小時，即可因析出A相而使鉻錳鋼的性能發生重大變化。圖6-6為含18%鉻、15%錳的鉻錳不銹鋼，1100℃淬火后在700℃回火的機械性能變化。這種鋼淬火后的組織由59%的鐵素體與41%的奧氏體組成�；鼗�10分鐘，強度與塑性發生明顯降低，這是因為在鐵素體與奧氏體相界上析出了碳化物，使鋼的塑性降低的同時，固溶體貧鉻而強度也降低。此后，隨著回火時間的延長，鋼的強度升高，塑性降低，至回火60分鐘后強度達到最大值，a由63.4提高到101.1公斤／毫米2，同時延伸率由50%降至1%，斷面收縮率由68.5%降至5. 3%。回火時鋼的性能的上述變化，都是由于鐵素體轉變為A相的結果。由于鉻錳鋼中A相轉變過程的迅速與強烈，甚至無法用沖擊韌性的變化來反映，因為在回火的初期，由于A相的析出已使鋼管的沖擊韌性降至很低的水平。

    基于上述幾方面的原因，簡單成分的鉻錳不銹鋼管，在工業中未能獲得廣泛應用。雖然如此，由于對簡單鉻錳不銹鋼的研究，使人們掌握了許多以錳合金化不銹鋼的組織和性能變化的重要規律，從而為低鎳不銹鋼及鉻錳氮不銹鋼的研究和生產打下了基礎。

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