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元素钛 和铌在不锈钢中的作用

作者: 来源: 日期:2014/6/5 10:44:40 人气:1719
铬-镍奥氏体不锈钢在450~800℃温度区加热,常发生 沿晶界的腐蚀破坏,称为晶间腐蚀。一般认为,晶间腐 蚀是碳从饱和的奥氏体以Cr23C6形态析出。造成晶 界处奥氏体贫铬所致。防止晶 界贫铬是防止晶间腐蚀的有效方法。如将各 种元素按与碳的亲和力大小排列,顺序为:Ti、Zr、V、Nb、W、Mo、Cr、Mn。钛和铌 与碳的亲和力都比铬大,把它们加入钢中后,碳优先 与它们结合生成碳化钛(TiC)和碳化铌(NbC),这样就 避免了析出碳化铬而造成晶界贫铬,从而有 效防止晶间腐蚀。
    另外,钛和铌 与氮可结合生成氮化钛和氮化铌,钛与氧 可结合生成二氧化钛,奥氏体 中还能溶解一部分铌(约0.1%)。考虑这些因素,实际生 产中为防止晶间腐蚀,钛和铌 加入量一般按下式计算:
    Ti=C×5~0.8%
    Nb≥10×C%
    含钛和 铌的钢固溶处理后得到单相奥氏体组织,这种组 织处于不稳定状态,当温度升高到450℃以上时,固溶体 中的碳逐步以碳化物形态析出,650℃是Cr23C6形成温度,900℃是TiC形成温度,920℃是NbC形成温度。要防止 晶间腐蚀就要减少Cr23C6含量,使碳化物全部以TiC和NbC形态存在。由于钛 和铌的碳化物比铬的碳化物稳定,钢加热到700℃以上时,铬的碳 化物就开始向钛和铌的碳化物转化。稳定化 处理是将钢加热到850~930℃之间,保温1h,此时铬 的碳化物全部分解,形成稳定的TiC和NbC,钢的抗 晶间腐蚀性能得到改善。
    不锈钢中加入钛和铌,在一定 条件下弥散析出Fe2Ti和Fe3Nb2金属间化合物,钢的高 温强度有所提高。由于铌的价格昂贵(是钛的70倍),广泛采 用的是加钛不锈钢。含钛钢存在一些缺点,如:TiO2和TiN以夹杂物存在,含量高且分布不均,降低钢的纯净度;铸锭表面质量差,增加工序修磨量,极易造成大批废品;成品抛光性能不好,很难得 到高精度表面等。
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