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元素鈦和鈮在不銹鋼中的作用

元素鈦和鈮在不銹鋼中的作用

鉻-鎳奧氏體不銹鋼在450～800℃溫度區(qū)加熱，常發(fā)生沿晶界的腐蝕破壞，稱為晶間腐蝕。一般認為，晶間腐蝕是碳從飽和的奧氏體以Cr23C6形態(tài)析出。造成晶界處奧氏體貧鉻所致。防止晶界貧鉻是防止晶間腐蝕的有效方法。如將各種元素按與碳的親和力大小排列，順序為：Ti、Zr、V、Nb、W、Mo、Cr、Mn。鈦和鈮與碳的親和力都比鉻大，把它們加入鋼中后，碳優(yōu)先與它們結(jié)合生成碳化鈦（TiC）和碳化鈮（NbC），這樣就避免了析出碳化鉻而造成晶界貧鉻，從而有效防止晶間腐蝕。

另外，鈦和鈮與氮可結(jié)合生成氮化鈦和氮化鈮，鈦與氧可結(jié)合生成二氧化鈦，奧氏體中還能溶解一部分鈮（約0.1%）。考慮這些因素，實際生產(chǎn)中為防止晶間腐蝕，鈦和鈮加入量一般按下式計算：
Ti=C×5～0.8%
Nb≥10×C%

含鈦和鈮的鋼固溶處理后得到單相奧氏體組織，這種組織處于不穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)溫度升高到450℃以上時，固溶體中的碳逐步以碳化物形態(tài)析出，650℃是Cr23C6形成溫度，900℃是TiC形成溫度，920℃是NbC形成溫度。要防止晶間腐蝕就要減少Cr23C6含量，使碳化物全部以TiC和NbC形態(tài)存在。由于鈦和鈮的碳化物比鉻的碳化物穩(wěn)定，鋼加熱到700℃以上時，鉻的碳化物就開始向鈦和鈮的碳化物轉(zhuǎn)化。穩(wěn)定化處理是將鋼加熱到850～930℃之間，保溫1h，此時鉻的碳化物全部分解，形成穩(wěn)定的TiC和NbC，鋼的抗晶間腐蝕性能得到改善。

不銹鋼中加入鈦和鈮，在一定條件下彌散析出Fe2Ti和Fe3Nb2金屬間化合物，鋼的高溫強度有所提高。由于鈮的價格昂貴（是鈦的70倍），廣泛采用的是加鈦不銹鋼。含鈦鋼存在一些缺點，如：TiO2和TiN以夾雜物存在，含量高且分布不均，降低鋼的純凈度；鑄錠表面質(zhì)量差，增加工序修磨量，極易造成大批廢品；成品拋光性能不好，很難得到高精度表面等。

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