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元素鈦和鈮在不鏽鋼中的作用

作者: 來源: 日期:2014/6/5 10:44:40 人氣:1763
鉻-鎳奧氏體不鏽鋼在450~800℃溫度區加熱,常發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,碳優先與它們結合生成碳化鈦(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,鈦和鈮與氮可結合生成氮化鈦和氮化鈮,鈦與氧可結合生成二氧化鈦,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,這種組織處於不穩定狀態,當溫度升高到450℃以上時,固溶體中的碳逐步以碳化物形態析出,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形態存在。由於鈦和鈮的碳化物比鉻的碳化物穩定,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化。穩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,形成穩定的TiC和NbC,鋼的抗晶間腐蝕性能得到改善。
    不鏽鋼中加入鈦和鈮,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。由於鈮的價格昂貴(是鈦的70倍),廣泛採用的是加鈦不鏽鋼。含鈦鋼存在一些缺點,如:TiO2和TiN以夾雜物存在,含量高且分佈不均,降低鋼的純凈度;鑄錠表面質量差,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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