奥氏体不锈钢组织中铌与钛的作用有哪些

一般把铬镍奥氏体不锈钢加热到450至800℃的温度区间时，常常会发生沿晶界的腐蚀现象，这叫做晶间腐蚀。实验显示，晶间腐蚀其实是碳元素从饱和的奥氏体组织中以Cr23C6的形态析出来，从而导致晶界处发生奥氏体组织贫铬所形成的。

奥氏体不锈钢轴承

所以如何避免晶界处贫铬是避免不锈钢材料发生晶间腐蚀的有效办法。比如各种元素按和碳元素的亲和力大小排列，它们的顺序是钛、锆、钒、铌、钨、钼、铬和锰。其中钛及铌和碳的亲和力都大于铬，而在把它们添加到不锈钢中之后，碳会优先与这些元素结合生成碳化钛与碳化铌，如此就能防止析出碳化铬而导致晶界贫铬，这样就能够有效避免产生晶间腐蚀。

此外，钛与铌及氮能够结合形成氮化钛与氮化铌，钛元素和氧会结合形成二氧化钛，奥氏体组织中还可以溶解大概0.1%的铌元素。所以正是由于这些因素，在实际生产中为避免发生晶间腐蚀，钛和铌加入量的公式分别是：Ti=C×5～0.8%，而Nb≥10×C%。

含有钛与铌的钢固溶处理后获得单相奥氏体组织，此类组织是一种不稳定状态，当温度升高至450℃之上时，固溶体中的碳会逐步以碳化物形态析出，650℃则是Cr23C6形成温度，900℃是TiC的形成温度，920℃是NbC形成温度。

要避免晶间腐蚀的产生就需要降低Cr23C6的含量，让碳化物尽量多的以TiC和NbC形态存在。因为钛与铌的碳化物较铬的碳化物更加稳定，不锈钢材料在加热至700℃之上时，铬的碳化物就会开始向钛与铌的碳化物转化。

稳定化处理就是将奥氏体不锈钢材料加热至850-930℃之间，再保温1h，这时铬的碳化物会全部分解，并生成比较稳定的TiC与NbC，如此能够改善不锈钢材料的抗晶间腐蚀性能。

不锈钢中加入钛和铌，在一定条件下会析出Fe2Ti与Fe3Nb2两种金属间化合物，不锈钢材料的高温强度会有明显增强。但因为铌的价格非常昂贵，大约是钛的70倍之高，所以更多的是使用的加钛不锈钢。含钛不锈钢有些缺点，比如TiO2与TiN是以夹杂物形式存在的，它们的含量较高且分布不均匀，这很大程度上降低了不锈钢材料的纯净度；铸锭的表面质量也会比较差，这增加了工序修磨量，非常容易产生大批废品；且它们的成品抛光性能也不好，难以获得高精度的表面等。